Каждый раз, когда ток протекает по проводу — например, по обмоткам двигателя, — сопротивление в проводе, а также прочие потери, приводят к выделению тепла. Это тепло в конечном итоге передастся другим частям двигателя, что со временем приведет к их разрушению. Одним из ключевых компонентов, подверженных воздействию этого тепла, является система изоляции, защищающая обмотки двигателя. Чтобы устранить потенциальную возможность повреждения изоляции из-за перегрева, необходимоСтандарт NEMA MG-1устанавливает четыре класса изоляции двигателя, которые определяют способность системы изоляции выдерживать заданную температуру при обеспечении определенного срока службы.

Срок службы изоляции относится не к внезапному, катастрофическому выходу из строя изоляции обмотки, а скорее к постепенному старению и ухудшению изоляционных свойств системы. Если изоляция достигает точки, когда она не выдерживает приложенного напряжения, может произойти короткое замыкание обмоток.

Классы изоляции NEMA определяют максимально допустимую температуру изоляции обмотки двигателя при непрерывной работе, которая обеспечивает срок службы в 20 000 часов.

Максимально допустимая температура предполагает температуру окружающей среды на уровне 40°C и добавляет к этому допустимое повышение температуры плюс дополнительную величину (часто называемую тепловым запасом), чтобы учесть наличие горячих точек внутри обмоток.

В дополнение к максимальной температуре окружающей среды 40° C, класс изоляции также предполагает коэффициент полезного действия 1,0 и высоту 3300 футов над уровнем моря (выше которой разреженный воздух обладает пониженной охлаждающей способностью). Однако имеются регулировочные таблицы и расчеты для определения пониженной максимальной рабочей температуры для условий, отличных от указанных в классе изоляции. Например, если температура окружающей среды превышает 40° C, допустимое повышение температуры должно быть уменьшено на величину, превышающую температуру окружающей среды на 40° C.

Используемые в настоящее время классы изоляции NEMA — A, B, F и H, хотя новые двигатели редко выпускаются с изоляцией класса A, максимальная температура обмотки которой составляет 105°C.

Максимальная температура обмотки увеличивается на 25°C с каждым повышением класса изоляции, как показано ниже.

Недавно производители двигателей начали указывать как класс изоляции, так и допустимое повышение температуры, например, “F/B”. Первая буква указывает класс изоляции, как указано выше, а вторая буква указывает допустимое повышение температуры.

В этом случае максимальная температура обмотки составляет 155°C (для класса изоляции F), а допустимое повышение температуры составляет 80°C (для класса изоляции B). Добавление 80°C к температуре окружающей среды, составляющей 40°C, плюс 10° C запаса прочности для класса изоляции F дает максимальную температуру 130° C, а не 155° C для типичного двигателя класса изоляции F. Это означает, что двигатель “F/B” имеет дополнительный запас прочности при температуре 25 °C, что может обеспечить значительно более длительный срок службы изоляции (и, следовательно, срок службы двигателя).

Максимальная температура, указанная в классе изоляции, обеспечивает срок службы изоляции в 20 000 часов при работе двигателя с полной нагрузкой. Согласно Уравнение Аррениуса При превышении максимальной температуры на каждые 10°C срок службы изоляции сокращается на 50 процентов. И наоборот, при каждых 10°C, при которых двигатель работает ниже при максимальной температуре срок службы изоляции увеличивается вдвое.

Повышение температуры рассчитывается на основе изменения сопротивления обмоток с поправкой на любое изменение температуры окружающей среды между началом и концом испытания.

Δt = повышение температуры (°C)

R₂ = сопротивление горячей обмотки (Ом)

R₁ = сопротивление холодной обмотки (Ом)

t₁ = температура окружающей среды в начале испытания (°C)

t₂ = температура окружающей среды в конце испытания (°C)

Если температура измеряется с помощью встроенные устройства в двигателе повышение температуры может быть на 10°C выше, чем указано при расчете на основе сопротивления.

Примечание: изоляцию двигателя также можно проверить путем непосредственного измерения сопротивления изоляции, как описано здесь.

Несмотря на то, что классы изоляции NEMA широко признаны в Северной Америке, Стандарт IEC 60034-1 часто используется для двигателей, производимых или продаваемых за пределами Северной Америки. Оценки IEC совпадают с оценками NEMA для классов A, B, F и H, но добавляют дополнительную оценку класса “E”.