對(duì)于電機(jī)發(fā)熱溫度標(biāo)準(zhǔn)的問題,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(lái)衡量的,當(dāng)“溫升”突然增大或超過最高工作溫度時(shí),說(shuō)明電機(jī)已發(fā)生故障。
下面就一些基本概念給出基本說(shuō)明。
絕緣材料的絕緣等級(jí)
絕緣材料按耐熱能力分為Y、A、E、B、F、H、C7個(gè)等級(jí),其極限工作溫度分別為90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。
說(shuō)白了絕緣層材料的極限工作溫度,是指電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)方案預(yù)估使用壽命內(nèi),根據(jù)經(jīng)驗(yàn),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(dá)到10年,但在實(shí)際條件下,環(huán)境溫度和溫升不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如果運(yùn)行溫度長(zhǎng)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。
溫升是電機(jī)與環(huán)境之間的溫差,由電機(jī)發(fā)熱引起。在運(yùn)行中,電機(jī)鐵芯會(huì)在交變磁場(chǎng)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(huì)提高電機(jī)的溫度。另一方面,電機(jī)也會(huì)散熱。當(dāng)發(fā)熱與散熱相等時(shí)即達(dá)到平衡狀態(tài),溫度不再上升而穩(wěn)定在一個(gè)水平上。
當(dāng)發(fā)熱增加或散熱減少時(shí)就會(huì)破壞平衡,溫度繼續(xù)上升,擴(kuò)大溫差,則增加散熱,在另一個(gè)較高的溫度下達(dá)到新的平衡。但這時(shí)的溫差即溫升已比以前增大了,所以說(shuō)溫升是電機(jī)設(shè)計(jì)及運(yùn)行中的一項(xiàng)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(shuō)明電機(jī)有故障,或風(fēng)道阻塞或負(fù)荷太重。
溫升與氣溫等因素的關(guān)系
對(duì)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(wú)關(guān),但實(shí)際上還是受環(huán)境溫度等因素影響的。
(1) 當(dāng)氣溫下降時(shí),正常電機(jī)的溫升會(huì)稍許減少。這是因?yàn)槔@組電阻R下降,銅耗減少。溫度每降1℃,R約降0.4%。
(2) 對(duì)自冷電機(jī),環(huán)境溫度每增10℃,則溫升增加1.5~3℃。這是因?yàn)槔@組銅損隨氣溫上升而增加。所以氣溫變化對(duì)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?,溫升可?.07~0.38℃,平均為0.19℃。
(4) 海拔以1 000 m為標(biāo)準(zhǔn),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(shuō)A級(jí)的極限工作溫度為105℃,A級(jí)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(shí),這與測(cè)量方法有關(guān),不同的測(cè)量方法,其反映出的數(shù)值不同,含義也不一樣。
(1) 溫度計(jì)法
其測(cè)量結(jié)果反映的是繞組絕緣的局部表面溫度。這個(gè)數(shù)字平均比繞組絕緣的實(shí)際最高溫度即“最熱點(diǎn)”低15℃左右。該法最簡(jiǎn)單,在中、小電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最廣。
(2) 電阻法
其測(cè)量結(jié)果反映的是整個(gè)繞組銅線溫度的平均值。該數(shù)比實(shí)際最高溫度按不同的絕緣等級(jí)降低5~15℃。該法是測(cè)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(jì)
試驗(yàn)時(shí)將銅或鉑電阻溫度計(jì)或熱電偶埋置在繞組、鐵心或其它需要測(cè)量預(yù)期溫度最高的部件里。其測(cè)量結(jié)果反映出測(cè)溫元件接觸處的溫度。大型電機(jī)常采用此法來(lái)監(jiān)視電機(jī)的運(yùn)行溫度。
各種測(cè)量方法所測(cè)量到的溫度與實(shí)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(jī)各部位的溫度限度
(1) 與繞組接觸的鐵心溫升(溫度計(jì)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(jí)為60℃,E級(jí)為75℃,B級(jí)為80℃,F(xiàn)級(jí)為100℃,H級(jí)為125℃。
(2) 滾動(dòng)軸承溫度應(yīng)不超過95℃,滑動(dòng)軸承的溫度應(yīng)不超過80℃。因溫度太高會(huì)使油質(zhì)發(fā)生變化和破壞油膜。
(3) 機(jī)殼溫度實(shí)踐中往往以不燙手為準(zhǔn)。
(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。可預(yù)先刷上不可逆變色漆來(lái)估計(jì)。