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電機絕緣等級與溫度的關系

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2017-11-29
         一到夏季,電工們為電動機過熱而煩惱。但大家都知道衡量電動機發熱程度是用“溫升”而不是用“溫度”。一些初學者為此在實踐中提出了各種問題。
    例如一臺A級絕緣的電動機,溫升限度為50℃,那么:
    1、當氣溫為15℃而繞組溫度為80℃時,電動機能否繼續運行?一種回答是,當然行:理由是 :雖然溫升超過了50℃達65℃,但繞組溫度并未超過A組絕緣的最高允許工作溫度90℃。而另一種回答是不行,因為溫升超過了。
    2、當氣溫為45℃(如夏季露天或高溫車間)而電動機繞組溫度為95℃時。電動機能否繼續運行?同樣有兩種意見:一說不行,而另一說可以。后者理由是銘牌上不是說溫升限度為50℃ 嗎?并未超過此值。類似上述問題的產生都是由于對溫升、溫度、絕緣的耐熱及發熱與散熱的平衡等沒有明確的概念所致。
    一、絕緣材料的耐熱等級
    絕緣材料按耐熱能力分為Y、A、E、B、F、H、C 7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,系指電動機在設計預期壽命內,運行時繞組絕緣中最熱點的溫度。根據經驗,A級材料在105℃、B級材料在130℃的情況下壽命可達10年,但在實際情況下環境溫度和溫升均不會長期達設計值,因此一般壽命在15~20年。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,壽命嚴重縮短。所以電動機在運行中,溫度是壽命的主要因素之一。
    二、溫升
    溫升是電動機與環境的溫度差,是由電動機發熱引起的。運行中的電動機鐵心處在交變磁場中會產生鐵損。繞組通電后會產生銅損。還有其他雜散損耗等。這些都會使電動機溫度升高。另一方面電動機也會散熱,當發熱與散熱相等時即達到平衡狀態,溫度不再上升而穩定在一個水平上。當發熱增加或散熱減少時就會破壞平衡,使溫度繼續上升,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。(www.simpaso.com版權所有)但這時的溫差即溫升已比前增大了。 所以說溫升是電動機設計及運行中的一項重要指標,標志著電動機的發熱程度。在運行中, 如電動機溫升突然增大,說明電動機有故障,風道阻塞或負荷太重。
    三、溫升與氣溫等因素的關系
    由于各地各時的環境溫度不相同,因此必須規定標準的環境溫度。我國早期設計的電動機均采用35℃,而從1965年后設計的J2、JO2和Y系列電動機則用40℃。
    對于正常運行的電動機,在額定負荷下其溫升應與環境溫度的高低無關,且當環境溫度低于40℃(或35℃)時,其運行溫升也不允許超出銘牌額定值。如一臺正在運行的A級絕緣電動機 ,當環境溫度降到10℃時,并不意味著溫升允許擴大到80℃。有人認為只要繞組溫度不超過規定的90℃即可。這不全對,如負荷未增加,而溫升達到80℃,這說明電動機本身出了故障 。
    那么,額定負載下運行的電動機溫升是否與氣溫等因素毫無關系呢:不!是稍有影響的。
    1、氣溫下降時,正常電動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、自冷電動機的環境溫度每增10℃,則溫升增1.5~3℃。這是因為繞組銅損隨氣溫上升而增加。氣溫變化對大型電動機和封閉電動機影響較大。
    3、空氣濕度升高10%,因導熱改善,溫升可降0.07~0.38℃,平均為0,19℃。
    4、海拔以1000m為標準,每升100m,溫升增加溫升極限值的1%。
    四、極限工作溫度與最高工作溫度
    細心人會看出矛盾:為什么一會兒說A級的極限工作溫度為105℃,一會兒又說A級的最高允許工作溫度是90℃呢?這與測量方法有關。不同的測量方法,其反映出的數值不同,含義也不一樣。
    1、溫度計法其測結果反映的是繞組絕緣的局部表面溫度。這個數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、小電動機現場應用最廣。對低電阻繞組,此法比電阻法準確。(www.simpaso.com版權所有)由于水銀溫度計在交變磁場中會因渦流損耗發熱,故在交流電動機中使用酒精溫度計。
    2、電阻法 其測量結果反映的是整個繞組銅線溫度的平均值。該數比實際最高溫度按不同 的絕緣等級降低5~15℃。該法是測出導體的冷態及熱態電阻,按有關公式算出平均溫升。
    3、埋置檢測溫度計試驗時將銅或鉑電阻溫度計或熱電偶埋置在繞組、鐵心或其他需要測量預期溫度最高的部件里。其測量結果反映出測溫元件接觸處的溫度。大型電動機常采用此法來監視電動機的運行溫度。在100~200℃范圍內銅或鉑電阻溫度計較準確,而熱電偶不常用 。
    另外,封閉扇冷式電動機用電阻法測得的溫度比溫度計法測得的高0~15%;防護式高10%~2 0%。而電阻法與預埋銅電阻檢溫計相差±5%。
    綜上所述,各種測量方法所測量到的溫度與實際最高溫度都有差值,不能真正反映出絕緣材料的實際最高溫度,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”。
    五、電動機各部位的溫度限度
    1、與繞組級接觸的鐵心溫升(度計法)應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級為100℃,H級為125℃。對于封閉式電動機,溫度計可插入機座的吊環螺孔與鐵心接解。
    2、滾動軸承溫度應不超過95℃,滑動軸承的溫度應不超過80。因溫度太高會使油質發生變化和破壞油膜。溫度計應插近滾珠軸承外圈或滑動軸承下軸瓦。如測軸承蓋溫度,其值比外圈低15%~25%。如測油池上層油溫,其值比軸瓦低15℃。
    3、機殼溫度實踐中往往以不燙手為準。
    4、鼠籠轉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。可預先刷上不可 逆變色漆來估計。
    六、故障的排除
    當發生下列任一種情況時,說明電動機有故障:
    1、溫度超過最高工作溫度。
    2、溫升超過規定或溫升雖然未超過規定,但在低負荷時溫升突然增大。
    這兩類故障的判斷和排除方法是:
    1、在額定負荷下溫升未超過溫升限度,僅由于環境溫度超過40℃而使電動機溫度超過最大允許工作溫度。這種現象說明電動機本身是正常的。解決的辦法是用人工方法使環境溫度下降,如辦不到,則必須減負荷運行。
Tags:電機絕緣等級與溫度的關系,絕緣等級,電動機  
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