8. Betriebsbedingungen elektrischer Maschinen

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1 8. Beiebsbedingungen elekische Maschinen eben den Fodeungen, die die Wikungsweise an den Aufbau de elekischen Maschinen sell, müssen bei de Konsukion noch die Bedingungen des Aufsellungsoes und de Schuz des Menschen gegen Beühung spannungsfühende ode umlaufende Teile und de Schuz gegen eine Beschädigung de Maschine selbs beücksichig weden. Dies wid duch genome Baufomen und Schuzaen gewähleise. Baufomen und Schuzaen Bei den Tansfomaoen unescheide man Tockenansfomaoen (bis 000 kva, Gießhazansfomaoen (00 kva bis 5 MVA und Ölansfomaoen (50 kva bis 500 MVA. Die Baufomen de dehenden Maschinen sind nach VDE 0530 Teil 7 (fühe DI genom. Es bedeuen die Kennbuchsaben A Maschinen ohne Lage, waageeche Anodnung; B Maschine mi Schildlagen, waageeche Anodnung; C Maschine mi Schild- und Sehlagen, waageeche Anodnung; D Maschine mi Sehlagen, waageeche Anodnung; V Maschine mi Fühungslagen, Taglagen ode Schildlagen, senkeche Anodnung. In achfolge von DI finde heue die inenaionale om DI IEC 34 Teil 7 mi den IEC-Codes I und II (IM Inenaional Mouning Anwendung. Die wichigsen Baufomen sind B3 (Fußmoo und B5 (Flanschmoo. Die Baugößen diese Maschinen sind in DI 747 fesgeleg. IM B3 IM B5 IM V Baufomen elekische Maschinen (Auswahl DI Zu Kennzeichnung des Schuzgades weden nach DI bzw. VDE 0530 Teil 5 je eine Ziffe vewende, de die Buchsaben I (Inenaional oecion voangesell sind. Fü den Beühungs- und Femdköpeschuz gib es fünf, fü den Wasseschuz soga ach veschiedene Schuzgade. allgemeine Kennbuchsaben fü Schuza I 2 3. Kennziffe, Gad des Beühungs- und Femdköpeschuzes 2. Kennziffe, Gad des Wasseschuzes Die wichigsen Schuzaen fü elekische Maschinen sind I2, I2, I22, I23, I44, I54, I55. G. Schenke, Gundlagen de Elekoechnik III FB Technik, Ab. E+I 9

2 Schuzaen elekische Maschinen, Schuzgad. Kennziffe Beühungs- und Femdköpeschuz Schuzumfang 2. Kennziffe Wasseschuz Schuzumfang 0 Kein Beühungsschuz hinsichlich 0 Kein Wasseschuz une Spannung sehende ode sich bewegende Teile Schuz gegen zufällige goßflächige Beühung mi de Hand, Femdköpe ø > 50 mm 2 Schuz gegen Beühung mi den Fingen, Femdköpe ø > 2 mm 3 Schuz gegen Beühung mi Wekzeugen, Femdköpe ø > 2,5 mm 4 Schuz gegen Beühung mi Wekzeugen, Femdköpe ø > mm Schuz gegen senkech fallendes Topfwasse 2 Schuz gegen Topfwasse aus senkeche ode schäge Richung bis 5 zu Senkechen 3 Schuz gegen Spühwasse aus beliebige Richung bis 60 zu Senkechen 4 Schuz gegen Spizwasse aus allen Richungen 5 Schuz gegen Sahlwasse aus allen Richungen 5 Vollsändige Schuz gegen 6 Schuz bei Übefluung Beühen mi Hilfsmieln jegliche A, Saubschuz im Inneen 7 Schuz beim Einauchen, fesgelege Duck und Zeibedingungen 6 Saubdiche Maschine 8 Schuz beim Uneauchen (dauend Weden elekische Maschinen in Beeichen eingesez, in denen ein Funke infolge des Beiebs des Moos ode schon seine Obeflächenempeau eine Explosion hevoufen kann, so sind hinsichlich de Mooausfühung besondee Besimmungen einzuhalen. Diese sind in eine Reihe von omen fü "Elekische Beiebsmiel fü schlagwee- und explosionsgefähdee Beeiche" fesgeleg und eine gesezlich bindende Voschif fü Heselle und Beeibe. Je nach den Eigenschafen des explosionsgefähdeen Beeichs weden die Beiebsmiel in zwei Guppen eingeeil. Guppe I efaß Maschinen fü schlagweegefähdee Gubenbaue, Guppe II alle andeen Beeiche, wobei hie enspechend den Gaseigenschafen die weiee Uneeilung in IIA, IIB, IIC vogenommen wid. Zu Klassifizieung de Maßnahmen gegen Explosionsgefah sind eine Reihe von Zündschuzaen in den VDE-Besimmungen 070/07 definie, sie simmen mi den Euopanomen E übeein. Fü elekische Maschinen kommen zu Anwendung: - Ehöhe Sichehei EEx e; - Duckfese Kapselung EEx d; - Übeduckkapselung EEx p. Die Ausfühung eine elekischen Maschine in Schlagwee- bzw. Explosionsschuz muß auf dem Leisungsschild eindeuig vemek sein. G. Schenke, Gundlagen de Elekoechnik III FB Technik, Ab. E+I 92

3 Ewämung und Kühlung In elekischen Maschinen een somunabhängige Veluse (Eisenveluse, mechanische Lageund Büseneibungsveluse, Lüfungsveluse, somabhängige Veluse (Somwämeveluse in Wicklungen, Übegangsveluse in Kohlebüsen, lasabhängige Zusazveluse und Eegeveluse auf. De Wikungsgad wid bei gößeen Maschinenleisung meisens indiek übe die aufsummieen Teilveluse V angegeben. 2 V η - ( V Die in einem Maschineneil ensehnde Veluswäme ehöh dessen Tempeau gegenübe de Umgebung. Fü die Zeispanne d gil folgende Enegiebilanz. Ezeuge Wäme abgegebene Wäme + gespeichee Wäme V α O Θ + c m dθ (8.2 V Velusleisung α Wämeübegangszahl O Obefläche Θ Tempeaudiffeenz zwischen dem Köpe und dem Kühlmiel c spezifische Wämekapaziä m Masse des Köpes dθ Ändeung de Tempeaudiffeenz Die Ewämung efolg pinzipiell nach eine Exponenialfunkion. Mi konsane Kühlmielempeau gil: T ( - E Θ ϑ ϑ (8.3 e mi de Endübeempeau des Köpes gegenübe dem Kühlmiel (Umgebung V ϑ (8.4 α O und de Zeikonsanen c m T E (8.5 α O Die zulässige Ewämung elekische Maschinen is mi Rücksich auf die Wämebesändigkei de Isoliesoffe begenz. Je nach eingesezem Maeial sind uneschiedliche Höchswee zulässig. In VDE 0530, Teil weden mehee Isoliesoffklassen uneschieden und diesen jeweils höchszulässige Daueempeauen zugeodne. Die Einhalung de zulässigen Tempeauwee is mi Rücksich auf die Lebensdaue de Maschinen von goße Bedeuung. G. Schenke, Gundlagen de Elekoechnik III FB Technik, Ab. E+I 93

4 Isoliesoffklassen und höchszulässige Daueempeau (Umgebungsempeau 40 C, Aufsellungshöhe bis 000 m, Auswahl aus VDE 0530, Teil Klasse Höchszulässige Daueempeau Isoliesoffe A 05 C E 20 C B 30 C F 55 C H 80 C Baumwolle, auseide, Kunsseide, apie, Holz, eßspan mi Lacken geänk Dahlacke veschiedene A, eßeile mi minealischen Füllsoffen Glasfase, Glimmepoduke, eßeile mi Zellulosefüllsoff Dahlacke auf Imid-olyesebasis Glasfase, Glimmepoduke, Dahlacke auf Imid- olyesebasis Glasfase, Glasfase mi Silikon-Hazen behandel, Silikon-Kauschuk Bei gegebenen Velusen eine Maschine läß sich die Endempeau im wesenlichen nu duch eine inensivee Kühlung senken. Man unescheide zwischen den Kühlaen: Selbskühlung; die Maschine wid ohne Vewendung eines Lüfes duch Lufbewegung und Sahlung gekühl. Eigenkühlung; die Kühlluf wid duch einen am Läufe angebachen ode von ihm angeiebenen Lüfe beweg. Femdkühlung; die Maschine wid duch einen Lüfe gekühl, de nich von de Welle de Maschine angeieben wid, ode sa de Luf duch ein andees femdbeweges Kühlmiel gekühl. Mi Rücksich auf eine gue Maeialausnuzung is man beseb die zulässige Genzübeempeau im ennbeieb annähend zu eeichen. Um diese Aufgabe zu eleichen, legen die Besimmungen in VDE 0530, Teil uneschiedliche ennbeiebsaen fes, denen jeweils ein chaakeisisches Belasungspogamm zugunde lieg. Dauebeieb - Beiebsa S: Die ennbelasung daue so lange an, daß de hemische Behaungzusand, d.h. die Endempeau eeich wid. Im Dauebeieb is die mögliche Belasung. Kuzzeibeieb - Beiebsa S2: Die ennbelasung is von so kuze Daue, daß de hemische Endzusand nich eeich wid. In de spannungslosen ause kann die Maschine pakisch wiede voll abkühlen. Am Ende de Belasungszei daf wie bei Dauebeieb die zulässige Genzübeempeau de beeffenden Isoliesoffklasse aufeen. ϑ2 e ( B T - E ϑ (8.6 imm man veeinfach an, daß die Wicklungsempeau nu von den Somwämevelusen abhängig is, so ehäl man aus de Daueleisung die Kuzzeileisung ( S2. ( S2 T E (8.7 - e G. Schenke, Gundlagen de Elekoechnik III FB Technik, Ab. E+I 94

5 ( S2 ϑ 2 T E Velauf von Abgabeleisung und Wicklungsübeempeau bei Kuzzeibeieb S2 ϑ ϑ T A eiodische Aussezbeieb - Beiebsa S3: Belasungen in de Zei mi de Leisung ( S3 wechseln sich in peiodische Folge mi Sillsandszeien S ab. Die VDE-Besimmungen definieen die Spieldaue S und die elaive Einschaldaue. B S B + S (8.8 S Fü die zulässige Belasung gil: ( S3 T - E B + - TA T (8.9 E S Fü die Abkühlzeikonsane T A gil bei obeflächengekühlen Mooen T A /T E 4 bis 6. ( S3 S ϑ ϑ Velauf von Abgabeleisung und Wicklungsübeempeau bei Aussezbeieb S3 eiodische Aussezbeieb mi Einfluß des Anlaufvoganges - Beiebsa S4: Das Lasspiel enspich dem Beieb S3, nu wid die zusäzliche Ewämung wähend de Anlaufzei A beücksichig. S A S Einfluß des Anlaufvoganges beim Aussezbeieb S4 G. Schenke, Gundlagen de Elekoechnik III FB Technik, Ab. E+I 95

6 eiodische Aussezbeieb mi elekische Bemsung - Beiebsa S5: Das Lasspiel enspich dem Beieb S3, nu wid die zusäzliche Ewämung duch Anlauf und elekische Bemsung beücksichig. S A Aussezbeieb S5 mi Einfluß von Anlauf und elekische Bemsung S Ununebochene peiodische Beieb mi Aussezbelasung - Beiebsa S6: Die Maschine wid in den Laspausen nich abgeschale. Fü die zulässige Leisung gil: ( - (- S6 S (8.0 TE Ununebochene peiodische Beieb mi elekische Bemsung - Beiebsa S7: Das Lasspiel enspich dem Beieb S5 mi S 0, d.h. nach de elekischen Bemsung efolg sofoige Wiedeanlauf. Ununebochene peiodische Beieb mi Las-/Dehzahländeungen - Beiebsa S8: Lasspiel mi wechselnden Dehzahlen und Belasungen (z.b. polumschalbae Asynchonmaschinen. Beieb mi nich peiodischen Las- und Dehzahländeungen - Beiebsa S9: Die Belasung und die Dehzahl können sich im zulässigen Beeich nichpeiodisch änden. Beieb mi einzelnen konsanen Belasungen - Beiebsa S0: Ein Beieb mi nich meh als vie einzelne Belasungswee. Toleanzen von Beiebsween elekische Maschinen sind in VDE 0530 Teil, Tafel 8.8 zusammengesell. Die zulässigen Toleanzen weisen eilweise ehebliche Wee auf. Die Toleanzen fü die Gesamveluse von Maschinen > 50 kw beagen ±0%. Die Toleanzen fü den ennschlupf von Asynchonmaschinen kw beagen ±20% und bei Asynchonmaschinen < kw beagen sie soga ±30%. Auf dem Leisungsschild eine elekischen Maschine sind alle fü den Einsaz de Maschine wichigen Daen, insbesondes die bei ennbeieb aufeenden Wee fü Leisung, Spannung, Som und Dehzahl aufgefüh. De Umfang de efodelichen Angaben is in VDE 0530 Teil fesgeleg. G. Schenke, Gundlagen de Elekoechnik III FB Technik, Ab. E+I 96