大家都知道衡量電機(jī)發(fā)熱程度是用“溫升”而不是用“溫度”來衡量的,當(dāng)“溫升”突然增大或超過最高工作溫度時,說明電機(jī)已發(fā)生故障。下面就一些基本概念給出基本說明。
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絕緣材料的絕緣等級
絕緣材料按耐熱能力分為Y、A、E、B、F、H、C7個等級,其極限工作溫度分別為90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。
所謂絕緣材料的極限工作溫度,系指電機(jī)在設(shè)計預(yù)期壽命內(nèi),運(yùn)行時繞組絕緣中最熱點(diǎn)的溫度。根據(jù)經(jīng)驗,A級材料在105℃、B級材料在130℃的情況下壽命可達(dá)10年,但在實際情況下環(huán)境溫度和溫升均不會長期達(dá)設(shè)計值,因此一般壽命在15~20年。如果運(yùn)行溫度長期超過材料的極限工作溫度,則絕緣的老化加劇,壽命大大縮短。所以電機(jī)在運(yùn)行中,溫度是影響繞組使用壽命的主要因素之一。
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溫升
溫升是電機(jī)與環(huán)境的溫度差,是由電機(jī)發(fā)熱引起的。運(yùn)行中的電機(jī)鐵芯處在交變磁場中會產(chǎn)生鐵損,繞組通電后會產(chǎn)生銅損,還有其它雜散損耗等。這些都會使電機(jī)溫度升高。另一方面電機(jī)也會散熱。當(dāng)發(fā)熱與散熱相等時即達(dá)到平衡狀態(tài),溫度不再上升而穩(wěn)定在一個水平上。
當(dāng)發(fā)熱增加或散熱減少時就會破壞平衡,使溫度繼續(xù)上升,擴(kuò)大溫差,則增加散熱,在另一個較高的溫度下達(dá)到新的平衡。但這時的溫差即溫升已比以前增大了,所以說溫升是電機(jī)設(shè)計及運(yùn)行中的一項重要指標(biāo),標(biāo)志著電機(jī)的發(fā)熱程度,在運(yùn)行中,如電機(jī)溫升突然增大,說明電機(jī)有故障,或風(fēng)道阻塞或負(fù)荷太重。
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溫升與氣溫等因素的關(guān)系
對于正常運(yùn)行的電機(jī),理論上在額定負(fù)荷下其溫升應(yīng)與環(huán)境溫度的高低無關(guān),但實際上還是受環(huán)境溫度等因素影響的。
(1)當(dāng)氣溫下降時,正常電機(jī)的溫升會稍許減少。這是因為繞組電阻R下降,銅耗減少。溫度每降1℃,R約降0.4%。
(2)對自冷電機(jī),環(huán)境溫度每增10℃,則溫升增加1.5~3℃。這是因為繞組銅損隨氣溫上升而增加。所以氣溫變化對大型電機(jī)和封閉電機(jī)影響較大。
(3)空氣濕度每高10%,因?qū)岣纳疲瑴厣山?.07~0.38℃,平均為0.19℃。
(4)海拔以1000 m為標(biāo)準(zhǔn),每升100m,溫升增加溫升極限值的1%。
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極限工作溫度與最高允許工作溫度
通常說A級的極限工作溫度為105℃,A級的最高允許工作溫度是90℃。那么,極限工作溫度與最高允許工作溫度有何不同?其實,這與測量方法有關(guān),不同的測量方法,其反映出的數(shù)值不同,含義也不一樣。
(1)溫度計法其測量結(jié)果反映的是繞組絕緣的局部表面溫度。這個數(shù)字平均比繞組絕緣的實際最高溫度即“最熱點(diǎn)”低15℃左右。該法最簡單,在中、小電機(jī)現(xiàn)場應(yīng)用最廣。
(2)電阻法其測量結(jié)果反映的是整個繞組銅線溫度的平均值。該數(shù)比實際最高溫度按不同的絕緣等級降低5~15℃。該法是測出導(dǎo)體的冷態(tài)及熱態(tài)電阻,按有關(guān)公式算出平均溫升。
(3)埋置溫度計試驗時將銅或鉑電阻溫度計或熱電偶埋置在繞組、鐵心或其它需要測量預(yù)期溫度最高的部件里。其測量結(jié)果反映出測溫元件接觸處的溫度。大型電機(jī)常采用此法來監(jiān)視電機(jī)的運(yùn)行溫度。
各種測量方法所測量到的溫度與實際最高溫度都有一定差值,因此需將絕緣材料的“極限工作溫度”減去此差值才是“最高允許工作溫度”。
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電機(jī)各部位的溫度限度
(1)與繞組接觸的鐵心溫升(溫度計法)應(yīng)不超過所接觸的繞組絕緣的溫升限度(電阻法),即A級為60℃,E級為75℃,B級為80℃,F(xiàn)級為100℃,H級為125℃。
(2)滾動軸承溫度應(yīng)不超過95℃,滑動軸承的溫度應(yīng)不超過80℃。因溫度太高會使油質(zhì)發(fā)生變化和破壞油膜。
(3) 鼠籠轉(zhuǎn)子表面雜散損耗很大,溫度較高,一般以不危及鄰近絕緣為限。可預(yù)先刷上不可逆變色漆來估計。
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電機(jī)發(fā)熱故障的排除
當(dāng)電機(jī)溫度超過最高工作溫度或溫升超過規(guī)定或溫升雖然未超過規(guī)定,但在低負(fù)荷時溫升突然增大時,說明電機(jī)有故障,其判斷和排除方法是:
(1)在額定負(fù)荷下溫升未超過溫升限度,僅由于環(huán)境溫度超過40℃,而使電機(jī)溫度超過最大允許工作溫度。這種現(xiàn)象說明電機(jī)本身是正常的。解決的辦法是用人工方法使環(huán)境溫度下降,如辦不到,則必須減負(fù)載運(yùn)行。
(2)在額定負(fù)載下溫升超出銘牌規(guī)定。
不管什么情況,均屬電機(jī)有故障,必須停機(jī)檢查,特別對溫升突然變大更要注意。其外部原因有:電網(wǎng)電壓太低或線路壓降太大(超過10%),負(fù)載太重(超過10%),電機(jī)與機(jī)械配合不當(dāng);內(nèi)部原因有:單相運(yùn)行、匝間短路、相間短路、定子接地、風(fēng)扇損壞或未固緊、風(fēng)道阻塞、軸承損壞,定轉(zhuǎn)子相擦、電機(jī)與電纜接頭發(fā)熱(特別是銅鋁或鋁鋁連接)、電機(jī)受腐蝕或受潮等。
此外,從理論上講電機(jī)均可正反轉(zhuǎn),但有些電機(jī)的風(fēng)扇有方向性,如反了,溫升會超出許多。總之,必須針對各種具體情況,排除故障。
★附補(bǔ)充資料(各絕緣等級材料繞組溫升允許值對照表)
電動機(jī)的絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級,分A、E、B、F、H級。允許溫升是指電動機(jī)的溫度與周圍環(huán)境溫度相比升高的限度。
絕緣的溫度等級 A級 E級 B級 F級 H級
最高允許溫度(℃) 105 120 130 155 180
繞組溫升限值(K) 60 75 80 100 125
性能參考溫度(℃) 80 95 100 120 145
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原文標(biāo)題:【繞組】電機(jī)繞組溫度與溫升的規(guī)定
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