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电机绝缘等级与温度的关系

guai  发表于 2014/6/6 20:50:53      571 查看 3 回复  [上一主题]  [下一主题]

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一到夏季,电工们为电动机过热而烦恼。但大家都知道衡量电动机发热程度是用“温升”而不是用“温度”。一些初学者为此在实践中提出了各种问题。

    例如一台A级绝缘的电动机,温升限度为50℃,那么:

    1、当气温为15℃而绕组温度为80℃时,电动机能否继续运行?一种回答是,当然行:理由是 :虽然温升超过了50℃达65℃,但绕组温度并未超过A组绝缘的最高允许工作温度90℃。而另一种回答是不行,因为温升超过了。

    2、当气温为45℃(如夏季露天或高温车间)而电动机绕组温度为95℃时。电动机能否继续运行?同样有两种意见:一说不行,而另一说可以。后者理由是铭牌上不是说温升限度为50℃ 吗?并未超过此值。类似上述问题的产生都是由于对温升、温度、绝缘的耐热及发热与散热的平衡等没有明确的概念所致。

    一、绝缘材料的耐热等级

    绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C 7个等级,其极限工作温度分别为90、105、 120、130、155、180、及180℃以上。

    所谓绝缘材料的极限工作温度,系指电动机在设计预期寿命内,运行时绕组绝缘中最热点的温度。根据经验,A级材料在105℃、B级材料在130℃的情况下寿命可达10年,但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值,因此一般寿命在15~20年。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,寿命严重缩短。所以电动机在运行中,温度是寿命的主要因素之一。

    二、温升

    温升是电动机与环境的温度差,是由电动机发热引起的。运行中的电动机铁心处在交变磁场中会产生铁损。绕组通电后会产生铜损。还有其他杂散损耗等。这些都会使电动机温度升高。另一方面电动机也会散热,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,使温度继续上升,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前增大了。 所以说温升是电动机设计及运行中的一项重要指标,标志着电动机的发热程度。在运行中, 如电动机温升突然增大,说明电动机有故障,风道阻塞或负荷太重。

    三、温升与气温等因素的关系

    由于各地各时的环境温度不相同,因此必须规定标准的环境温度。我国早期设计的电动机均采用35℃,而从1965年后设计的J2、JO2和Y系列电动机则用40℃。

    对于正常运行的电动机,在额定负荷下其温升应与环境温度的高低无关,且当环境温度低于40℃(或35℃)时,其运行温升也不允许超出铭牌额定值。如一台正在运行的A级绝缘电动机 ,当环境温度降到10℃时,并不意味着温升允许扩大到80℃。有人认为只要绕组温度不超过规定的90℃即可。这不全对,如负荷未增加,而温升达到80℃,这说明电动机本身出了故障 。

    那么,额定负载下运行的电动机温升是否与气温等因素毫无关系呢:不!是稍有影响的。

    1、气温下降时,正常电动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、自冷电动机的环境温度每增10℃,则温升增1.5~3℃。这是因为绕组铜损随气温上升而增加。气温变化对大型电动机和封闭电动机影响较大。

    3、空气湿度升高10%,因导热改善,温升可降0.07~0.38℃,平均为0,19℃。

    4、海拔以1000m为标准,每升100m,温升增加温升极限值的1%。

    四、极限工作温度与最高工作温度

    细心人会看出矛盾:为什么一会儿说A级的极限工作温度为105℃,一会儿又说A级的最高允许工作温度是90℃呢?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、小电动机现场应用最广。对低电阻绕组,此法比电阻法准确。由于水银温度计在交变磁场中会因涡流损耗发热,故在交流电动机中使用酒精温度计。

    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、埋置检测温度计试验时将铜或铂电阻温度计或热电偶埋置在绕组、铁心或其他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。大型电动机常采用此法来监视电动机的运行温度。在100~200℃范围内铜或铂电阻温度计较准确,而热电偶不常用 。

    另外,封闭扇冷式电动机用电阻法测得的温度比温度计法测得的高0~15%;防护式高10%~2 0%。而电阻法与预埋铜电阻检温计相差±5%。

    综上所述,各种测量方法所测量到的温度与实际最高温度都有差值,不能真正反映出绝缘材料的实际最高温度,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”。

    五、电动机各部位的温度限度

    1、与绕组级接触的铁心温升(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℃。对于封闭式电动机,温度计可插入机座的吊环螺孔与铁心接解。

    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。温度计应插近滚珠轴承外圈或滑动轴承下轴瓦。如测轴承盖温度,其值比外圈低15%~25%。如测油池上层油温,其值比轴瓦低15℃。

    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。

    六、故障的排除

    当发生下列任一种情况时,说明电动机有故障:

    1、温度超过最高工作温度。

    2、温升超过规定或温升虽然未超过规定,但在低负荷时温升突然增大。

    这两类故障的判断和排除方法是:

    1、在额定负荷下温升未超过温升限度,仅由于环境温度超过40℃而使电动机温度超过最大允许工作温度。这种现象说明电动机本身是正常的。解决的办法是用人工方法使环境温度下降,如办不到,则必须减负荷运行。

    2、在额定负载下温升超出铭牌规定。不管什么情况,均属有故障,必须停机检查,特别对 温升突然变大更要注意。其外部原因有:电网电压太低或线路压降太大(超过10%),负载太重(超过10%),电动机与机械配合不当;内部原因有;单相运行、匝间短路、相间短路、定子接地、风扇损坏或未紧固、风道阻塞、轴承损坏,定转子相擦、电动机与电缆接头发热(特别是铜铝或铝铝连接)、电动机受腐蚀或受潮等。此外,从理论上讲电动机均可正反转,但有些电动机的风扇有方向性,如反了,温升会超出许多。总之,必须针对各种具体情况,排除故障。


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  • guoyi1000

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    guoyi1000   发表于 2014/6/10 15:48:06

    很有用的学习资料,感谢楼主分享!正好我需要

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    引用 guoyi1000 2014/6/10 15:48:06 发表于2楼的内容

  • dingxiubing

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    dingxiubing   发表于 2014/8/13 22:13:41

    日常设备巡检中,对异常发热的电机要重点检查。

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    引用 dingxiubing 2014/8/13 22:13:41 发表于3楼的内容

  • fjjy501

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    fjjy501   发表于 2014/8/14 8:42:40

    绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C 7个等级,其极限工作温度分别为90、105、 120、130、155、180、及180℃以上。

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    引用 fjjy501 2014/8/14 8:42:40 发表于4楼的内容

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