对于电机发热温度标准的问题,大家都知道衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”来衡量的,当“温升”突然增大或超过最高工作温度时,说明电机已发生故障。
下面就一些基本概念给出基本说明。
绝缘材料的绝缘等级
绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C7个等级,其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。
说白了绝缘层材料的极限工作温度,是指电动机在设计方案预估使用寿命内,根据经验,甲类材料在105℃的使用寿命和乙类材料在130℃的使用寿命可以达到10年,但在实际条件下,环境温度和温升不会长时间达到设计要求。如果运行温度长期超过材料的极限工作温度,则绝缘的老化加剧,寿命大大缩短。所以电机在运行中,温度是影响绕组使用寿命的主要因素之一。
温升是电机与环境之间的温差,由电机发热引起。在运行中,电机铁芯会在交变磁场中产生铁损、绕组通电后的铜损以及其他杂散损耗等。所有这些都会提高电机的温度。另一方面,电机也会散热。当发热与散热相等时即达到平衡状态,温度不再上升而稳定在一个水平上。
当发热增加或散热减少时就会破坏平衡,温度继续上升,扩大温差,则增加散热,在另一个较高的温度下达到新的平衡。但这时的温差即温升已比以前增大了,所以说温升是电机设计及运行中的一项重要指标,标志着电机的发热程度,在运行中,如电机温升突然增大,说明电机有故障,或风道阻塞或负荷太重。
温升与气温等因素的关系
对于正常运行的电机,理论上在额定负荷下其温升应与环境温度的高低无关,但实际上还是受环境温度等因素影响的。
(1) 当气温下降时,正常电机的温升会稍许减少。这是因为绕组电阻R下降,铜耗减少。温度每降1℃,R约降0.4%。
(2) 对自冷电机,环境温度每增10℃,则温升增加1.5~3℃。这是因为绕组铜损随气温上升而增加。所以气温变化对大型电机和封闭电机影响较大。
(3) 空气湿度每高10%,因导热改善,温升可降0.07~0.38℃,平均为0.19℃。
(4) 海拔以1 000 m为标准,每升100 m,温升增加温升极限值的1%。
极限工作温度与最高允许工作温度
通常说A级的极限工作温度为105℃,A级的最高允许工作温度是90℃。那么,极限工作温度与最高允许工作温度有何不同?其实,这与测量方法有关,不同的测量方法,其反映出的数值不同,含义也不一样。
(1) 温度计法
其测量结果反映的是绕组绝缘的局部表面温度。这个数字平均比绕组绝缘的实际最高温度即“最热点”低15℃左右。该法最简单,在中、小电机现场应用最广。
(2) 电阻法
其测量结果反映的是整个绕组铜线温度的平均值。该数比实际最高温度按不同的绝缘等级降低5~15℃。该法是测出导体的冷态及热态电阻,按有关公式算出平均温升。
(3) 埋置温度计
试验时将铜或铂电阻温度计或热电偶埋置在绕组、铁心或其它需要测量预期温度最高的部件里。其测量结果反映出测温元件接触处的温度。大型电机常采用此法来监视电机的运行温度。
各种测量方法所测量到的温度与实际最高温度都有一定差值,因此需将绝缘材料的“极限工作温度”减去此差值才是“最高允许工作温度”。
电机各部位的温度限度
(1) 与绕组接触的铁心温升(温度计法)应不超过所接触的绕组绝缘的温升限度(电阻法),即A级为60℃,E级为75℃,B级为80℃,F级为100℃,H级为125℃。
(2) 滚动轴承温度应不超过95℃,滑动轴承的温度应不超过80℃。因温度太高会使油质发生变化和破坏油膜。
(3) 机壳温度实践中往往以不烫手为准。
(4)鼠笼转子表面杂散损耗很大,温度较高,一般以不危及邻近绝缘为限。可预先刷上不可逆变色漆来估计。