电机温度和温升

浏览数量:3     作者:本站编辑     发布时间: 2021-12-22      来源:工课


“温升”是衡量和评价电机发热程度的重要参数,在电机额定负载时热平衡状态下可以测量得出。终端客户感知电机好坏,惯常做法就是摸电机,看壳体温度如何,虽不准确却也大体把脉了电机温升状况。

电机发生故障时,最为显著的初始特征就是“手感”温升异常:“温升”突然增大或超过正常工作温度。这时若能及时采取措施,至少可以避免大的财产损失,甚至躲过一场灾难。

  一、电机温升
  温升是电机工作温度与环境温度的差值,是由电机运行时发热引起。运行中的电机铁芯处在交变磁场中会产生铁损,绕组通电后会产生铜损,还有其它杂散损耗等,这些都会使电机温度升高。
电机在发热的同时也会散热,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,也就是我们常说的热稳定。
当发热增加或散热减少时都会打破平衡,使温度继续上升,扩大温差,我们就必须采取散热措施,使电机在另一个较高的温度下再度达到新的平衡。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。

  二、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,但实际上还是与环境温度、海拔等因素有一定关系。
1. 当气温下降时,由于绕组电阻下降,铜耗会减少,因此正常电机的温升会稍许降低。
2. 对自冷电机,环境温度每增加10℃,温升会增加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. 空气湿度每上升10%,因导热条件会改善,温升可0.07~0.4℃。空气湿度增加的同时又衍生出另一个问题,就是电机非运行状态下的防潮问题,对于温热环境,应当采取措施避免电机绕组受潮,按照湿热带环境工况设计和维护。
4. 电机在高海拔环境运行时,海拔以1000m为标准,每升100m,温升增加其极限值的1%。型式试验的温升值并不能完全代表实际运行状态,也就是说对于高原环境电机,应通过实际数据的积累,适度提高其指标裕度。

  三、温升与温度
  对于电机生产厂家,他们会关注电机的温升,但对于电机使用终端客户,则更直观的关注电机温度;一台好的电机产品,应同时兼顾温升与温度,确保电机的性能指标及寿命符合要求。某一点的温度与参考(或基准)温度之差称为温升。也可以称某一点温度与参考温度之差。电机某部件与周围介质温度之差,称电机该部件的温升;温升是一个相对值。

  四、耐热等级
  在允许的范围内及其所分的等级即电机的耐热等级。如果超过这个限度,绝缘材料的寿命就急剧缩短,甚至会烧毁。这个温度限度,称为绝缘材料的允许温度。

  五、电机温升限度
  电机在额定负载下长期运行达到热稳定状态时,电机各部件温升的最高允许极限,称温升限度。绝缘材料的允许温度,就是电机的允许温度;绝缘材料的寿命,一般就是电机的寿命。但从客观的角度分析,电机的实际温度对轴承、润滑脂等有直接的关系。
  电机负载运行时,以尽量发挥它的作用为出发点,所带负载即输出功率越大越好(若不考虑机械强度)。
但是输出功率越大、损耗功率就会越大,电机温度就会越高。电机内耐温最薄弱的东西是绝缘材料,如漆包线。
绝缘材料耐温有个限度,在这个限度内,绝缘材料的物理、化学、机械、电气等各方面性能都很稳定,其工作寿命一般约为20年。

  六、绝缘等级
  绝缘等级表示绝缘结构的最高允许工作温度等级,电机在这样的温度下,能在预定的使用期内维持其性能。
  绝缘材料的极限工作温度,是指电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,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。如果运行温度长期接近或超过材料的极限工作温度,则绝缘的老化会加剧,寿命也会大大缩短。
  所以电机在运行中,工作温度是寿命的主要和关键因素。也就是说关注电机温升指标的同时应充分考虑电机的实际运行工况,按照工况的严酷程度,预留足够的设计裕度。

  七、绝缘系统
  电机电磁线、绝缘材料、绝缘结构的综合应用实体,与制造工艺装备、技术指导文件紧密相关,是工厂最为机密的技术。在电机安全评价中,将绝缘系统作为一项关键的综合评价对象。

  八、绝缘性能
  绝缘性能是电机非常关键的性能指标,综合反映了电机的安全运行性能和设计制造水平。
在电机方案设计环节,首要考虑的是采用怎样的绝缘系统,该绝缘系统是否与工厂的工艺装备水平匹配,在行业中是领先还是落后。
特别要强调的是量力而行最为重要,否则工艺装备水平达不到的情况下一味追求领先,再先进的绝缘系统也制造不出绝缘性能可靠的电机来。

  九、这些问题我们必须兼顾
1. 电磁线选择的符合性。电机电磁线的选择应与电机绝缘等级相匹配;对于变频调速电机还要考虑电晕对电机的影响。
实际经验证实,厚漆膜电机线可以适度包容电机温度以及温升的一些影响,但电磁线的耐热等级更重要。这是不少设计人员容易错觉的一个常见问题。
2. 复合材料的选择必须严格控制。在一个电机厂检查时发现,因材料短缺的问题,生产工人会用低于图样要求的材料代用,这种代用导致电机存在极大的质量隐患。
3. 对于轴承系统的影响。电机温升是一个相对值,但电机温度则是一个绝对值,电机温度较高时,通过轴直接传到轴承的温度会更高。如果是通用型轴承,则轴承很容易失效,再加上润滑脂的流失和失效,则电机很容易出现轴承系统问题,直接导致电机故障,甚至是致命性的匝间或过载。
4. 电机的使用工况。是电机设计初期必须考虑到的问题,按照高温环境测算电机的工作温度,对于高原环境电机,实际的电机温升要高于试验温升值。



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