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电机温度与温升的概念及测量和计算


电机温度与温升的概念及测量和计算
电机绕组、轴承及其它部件,只有低于其最高允许工作温度下使用,才能保证其经济使用寿命和运行可靠性。 《电气时代》2001 年第 2 期刊登的《温度与温升》值得学习和深思。笔者愿借题再探讨有关认识。 电机的发热避免不了的想到了发热程度,涉及到电机发热程度的理论认识是:温升,温升限度、绝缘材料、 绝缘结构,耐热等级等。因此,要认识和理解上面几

个名词的含义,才能更好地注意和修正电机的发热程序。 1.温升 电机温升 温升限度 (1)某一点的温度与参考(或基准)温度之差称温升。也可以称某一点温度与参考温度之差。 (2)什么叫电机温升。电机某部件与周围介质温度之差,称电机该部件的温升。 (3)什么叫电机的温升限度。电机在额定负载下长期运行达到热稳定状态时,电机各部件温升的允许极 限,称温升限度。电机温升限度,在国家标准 GB755-65 中作了明确规定,如附表所示。 在电机中一般都采用温升作为衡量电机发热标志,因为电机的功率是与一定温升相对应的。因此,只有确 定了温升限度才能使电机的额定功率获得确切的意义。 2.绝缘材料 绝缘结构 耐热等级 (1)什么叫绝缘材料。用来使器件在电气上绝缘的材料称绝缘材料。 (2)什么叫绝缘结构。一种或几种绝缘材料的组合称绝缘结构。 (3)什么叫耐热等级。表示绝缘结构的最高允许工作温度,并在这样的温度下它能在预定的使用期内维 持其性能,在允许的范围内及其所分的等级耐热等级。耐热等级分为 Y 级 90℃、A 级 10℃、E 级 120℃、B 级 130 ℃、F 级 155℃、H 级 180℃和 H 级以上共七个等级。 从上所述,电机中不同耐热等级的绝缘材料有着不同的最高允许工作温度。所谓最高允许工作温度是指: 在此温度下长期使用时,绝缘材料的物理、机械、化学和电气性能不发生显著恶性变化,如超过此温度,则绝缘材 料的性能发生质变,或引起快速老化。因此,绝缘材料最高允许工作温度是根据它经济使用寿命确定的。从附表中 可以看到,温升限度基本上取决于绝缘材料的等级,但也和温度的测量方法、被测部的传热和散热条件有关,取决 于绝缘材料的最高允许工作温度。当周围冷却介质(例如空气)的最高温度确定后,就可根据绝缘材料的最高允许 工作温度规定电机部件的温升限度。根据统计我国各地的绝对最高温度一般在 35~40℃之间,因此在标准中规定+4 0℃作为冷却介质的最高标准。 3.温度的测量 (1)冷却介质温度测量。所谓冷却介质是指能够直接或间接地把定子和转子绕组、铁心以及轴承的热量 带走的物质;如空气、水和油类等。靠周围空气来冷却的电机,冷却空气的温度(一般指环境温度)可用放置在冷 却空气进放电机途径中的几只膨胀式温度计(不少于 2 只)测量。温度计球部所处的位置,离电机 1~2m,并不受 外来辐射热及气流的影响。温度计宜选用分度为 0.2℃或 0.5℃、量程为 0~50℃为适宜。

(2)绕组温度的测量。电阻法是测定绕组温升公认的标准方法。1000kW 以下的交流电机几乎都只用电 阻法来测量。电阻法是利用电动机的绕组在发热时电阻的变化,来测量绕组的温度,具体方法是利用绕组的直流电 阻,在温度升高后电阻值相应增大的关系来确定绕组的温度,其测得是绕组温度的平均值。冷态时的电阻(电机运 行前测得的电阻)和热态时的电阻(运行后测得的电阻)必须在电机同一出线端测得。绕组冷态时的温度在一般情 况下,可以认为与电机周围环境温度相等。这样就可以计算出绕组在热态的温度了。 (3)铁心温度的测量。定子铁心的温度可用几只温度计沿电机轴向贴附在铁心轭部测量,以测得最高温 度。对于封闭式电机,温度计允许插在机座吊环孔内。铁心温度也可用放在齿低部的铜—康铜热电偶或电阻温度计 测量。 4)轴承温度的测量。滚动轴承的温度尽可能在靠近轴承外圈处测量,温度计可插在端盖轴承室加油孔内,也 可贴附在轴承盖上,但所测量度比轴承外圈温度低 15~25%。 (5)机壳温度的测量。测量机壳温度时,对防护式电机,应把温度计放在机壳中部。对于封闭扇冷却式 电机温度计应放在离外风扇较远一端。 4.温度与温升的计算 (1)看绕组的温度是否超过绝缘材料最高允许工作温度。计算方法是:电机铭牌上规定的温升加上环境 温度,再加上平均温度和最热点的温度之差,所得的数值不超过绝缘材料的最高允许工作温度。如:铭牌上规定温 度为 75℃,环境温度为 40℃,平均温度与最热点温度差为 5℃,它们三个数之和,75℃+40℃+5℃=120℃,查表得 知温升为 75℃的绝缘材料为 E 级,最高允许工作温度 120℃,没能超过规定温度,电动机可继续运行。平均温度和 最热点温度之差(估计值):A、E 级绝为 5℃,B、E 级绝缘为 10℃H 级为 15℃测量方法引起的差异只是一个修正 因数,在能够直接测电机部件最热点的温度时就不需要考虑修正。 (2)看是否超过电机温升(实际也属于计算温度范筹)。用电阻法测量电动机绕组发热时电阻变化,来 测量绕组的温度。绕组的温度由 T1℃变化为 T2℃时,其电阻变化规律可用下式表示:式中 R1—运行前温度为 T1 ℃时,绕组的电阻值( );R2—运行后温度为 T2℃时绕组的电阻值( );K—常数;铜线 K 为 235,铝线 K 为 2 28。当周围介质温度为 T1℃时,测得电机绕组的电阻值为 R1,电机运行后,绕组温度升高,电阻值变为 R2。则可 根据上述公式计算出电动机绕组温度变化后的温度 T2℃。计算出的温度值 T2℃只是绕组平均温度,而不是绕组的最 热点温度,但算出的温度值要比温度计测的温度值高。 例:一台 E 级绝缘三相异步电动(铜绕组),在环境温度为 30℃情况下,电机在运行前测出每相绕组的 电阻值为 1.9 ,运行一段时间后,绕组温度升高,停电立即再次测量绕组值为 2.3 温升。 解:据题意知:R1=1.9 、R2=2.3 、T1=30 ,按公式计算: 按环境温度不超过 40℃计算,温升为 85.78℃-40℃=45.78℃,查表 E 级绝缘温升为 75℃,因此该台电机 的温升没有超过允许值。从上述可以看出,只有知道各级绝缘的最高允许工作温度,从电机铭版上得知耐热等级或 温升,就可以判断和计算出电机发热程度是否在正常范围内。目前,电动机铭牌上一般标注“绝缘等级”,但也有标注 为“温升”的。 计算这台电动机


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