對于電機發(fā)熱溫度標準的問題,大家都知道衡量電機發(fā)熱程度是用“溫升”而不是用“溫度”來衡量的,當“溫升”突然增大或超過最高工作溫度時,說明電機已發(fā)生故障。
下面就一些基本概念給出基本說明。
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。
說白了絕緣層材料的極限工作溫度,是指電動機在設(shè)計方案預(yù)估使用壽命內(nèi),根據(jù)經(jīng)驗,甲類材料在105℃的使用壽命和乙類材料在130℃的使用壽命可以達到10年,但在實際條件下,環(huán)境溫度和溫升不會長時間達到設(shè)計要求。如果運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。所以電機在運行中,溫度是影響繞組使用壽命的主要因素之一。
溫升是電機與環(huán)境之間的溫差,由電機發(fā)熱引起。在運行中,電機鐵芯會在交變磁場中產(chǎn)生鐵損、繞組通電后的銅損以及其他雜散損耗等。所有這些都會提高電機的溫度。另一方面,電機也會散熱。當發(fā)熱與散熱相等時即達到平衡狀態(tài),溫度不再上升而穩(wěn)定在一個水平上。
當發(fā)熱增加或散熱減少時就會破壞平衡,溫度繼續(xù)上升,擴大溫差,則增加散熱,在另一個較高的溫度下達到新的平衡。但這時的溫差即溫升已比以前增大了,所以說溫升是電機設(shè)計及運行中的一項重要指標,標志著電機的發(fā)熱程度,在運行中,如電機溫升突然增大,說明電機有故障,或風道阻塞或負荷太重。
溫升與氣溫等因素的關(guān)系
對于正常運行的電機,理論上在額定負荷下其溫升應(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) 當氣溫下降時,正常電機的溫升會稍許減少。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,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和封閉電機影響較大。
(3) 空氣濕度每高10%,因?qū)岣纳?,溫升可?.07~0.38℃,平均為0.19℃。
(4) 海拔以1 000 m為標準,每升100 m,溫升增加溫升極限值的1%。
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”低15℃左右。該法最簡單,在中、小電機現(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。大型電機常采用此法來監(jiān)視電機的運行溫度。
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”。
電機各部位的溫度限度
(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) 機殼溫度實踐中往往以不燙手為準。
(4)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??深A(yù)先刷上不可逆變色漆來估計。