電動(dòng)機(jī)的溫度與溫升

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一到夏季，電工們?yōu)殡妱?dòng)機(jī)過熱而煩惱。但大家都知道衡量電動(dòng)機(jī)發(fā)熱程度是用“溫升”而不是用“溫度”。一些初學(xué)者為此在實(shí)踐中提出了各種問題。

例如一臺(tái)A級(jí)絕緣的電動(dòng)機(jī)，溫升限度為50℃，那么：

1、當(dāng)氣溫為15℃而繞組溫度為80℃時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否繼續(xù)運(yùn)行?一種回答是，當(dāng)然行：理由是 ：雖然溫升超過了50℃達(dá)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?yàn)闇厣^了。

2、當(dāng)氣溫為45℃（如夏季露天或高溫車間）而電動(dòng)機(jī)繞組溫度為95℃時(shí)。電動(dòng)機(jī)能否繼續(xù)運(yùn)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(chǎn)生都是由于對(duì)溫升、溫度、絕緣的耐熱及發(fā)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(jí)

絕緣材料按耐熱能力分為Y、A、E、B、F、H、C 7個(gè)等級(jí)，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(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)預(yù)期壽命內(nèi)，運(yùn)行時(shí)繞組絕緣中最熱點(diǎn)的溫度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，A級(jí)材料在105℃、B級(jí)材料在130℃的情況下壽命可達(dá)10年，但在實(shí)際情況下環(huán)境溫度和溫升均不會(huì)長(zhǎng)期達(dá)設(shè)計(jì)值，因此一般壽命在15～20年。如果運(yùn)行溫度長(zhǎng)期超過材料的極限工作溫度，則絕緣的老化加劇，壽命嚴(yán)重縮短。所以電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中，溫度是壽命的主要因素之一。

二、溫升

溫升是電動(dòng)機(jī)與環(huán)境的溫度差，是由電動(dòng)機(jī)發(fā)熱引起的。運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)鐵心處在交變磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生鐵損。繞組通電后會(huì)產(chǎn)生銅損。還有其他雜散損耗等。這些都會(huì)使電動(dòng)機(jī)溫度升高。另一方面電動(dòng)機(jī)也會(huì)散熱，當(dāng)發(fā)熱與散熱相等時(shí)即達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度不再上升而穩(wěn)定在一個(gè)水平上。當(dāng)發(fā)熱增加或散熱減少時(shí)就會(huì)破壞平衡，使溫度繼續(xù)上升，擴(kuò)大溫差，則增加散熱，在另一個(gè)較高的溫度下達(dá)到新的平衡。但這時(shí)的溫差即溫升已比前增大了。 所以說溫升是電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)及運(yùn)行中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，標(biāo)志著電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱程度。在運(yùn)行中，如電動(dòng)機(jī)溫升突然增大，說明電動(dòng)機(jī)有故障，風(fēng)道阻塞或負(fù)荷太重。

三、溫升與氣溫等因素的關(guān)系

由于各地各時(shí)的環(huán)境溫度不相同，因此必須規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境溫度。我國(guó)早期設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)均采用35℃，而從1965年后設(shè)計(jì)的J₂、JO2和Y系列電動(dòng)機(jī)則用40℃。

對(duì)于正常運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，在額定負(fù)荷下其溫升應(yīng)與環(huán)境溫度的高低無關(guān)，且當(dāng)環(huán)境溫度低于40℃（或35℃）時(shí)，其運(yùn)行溫升也不允許超出銘牌額定值。如一臺(tái)正在運(yùn)行的A級(jí)絕緣電動(dòng)機(jī) ，當(dāng)環(huán)境溫度降到10℃時(shí)，并不意味著溫升允許擴(kuò)大到80℃。有人認(rèn)為只要繞組溫度不超過規(guī)定的90℃即可。這不全對(duì)，如負(fù)荷未增加，而溫升達(dá)到80℃，這說明電動(dòng)機(jī)本身出了故障 。

那么，額定負(fù)載下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)溫升是否與氣溫等因素毫無關(guān)系呢：不!是稍有影響的。

1、氣溫下降時(shí)，正常電動(dòng)機(jī)的溫升會(huì)稍許減少。這是因?yàn)槔@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(dòng)機(jī)的環(huán)境溫度每增10℃，則溫升增1.5～3℃。這是因?yàn)槔@組銅損隨氣溫上升而增加。氣溫變化對(duì)大型電動(dòng)機(jī)和封閉電動(dòng)機(jī)影響較大。

3、空氣濕度升高10%，因?qū)岣纳疲瑴厣山?span lang="EN-US">0.07～0.38℃，平均為0,19℃。

4、海拔以1000m為標(biāo)準(zhǔn)，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(xì)心人會(huì)看出矛盾：為什么一會(huì)兒說A級(jí)的極限工作溫度為105℃，一會(huì)兒又說A級(jí)的最高允許工作溫度是90℃呢?這與測(cè)量方法有關(guān)。不同的測(cè)量方法，其反映出的數(shù)值不同，含義也不一樣。

1、溫度計(jì)法其測(cè)結(jié)果反映的是繞組絕緣的局部表面溫度。這個(gè)數(shù)字平均比繞組絕緣的實(shí)際最高溫度即“最熱點(diǎn)”低15℃左右。該法最簡(jiǎn)單，在中、小電動(dòng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最廣。對(duì)低電阻繞組，此法比電阻法準(zhǔn)確。由于水銀溫度計(jì)在交變磁場(chǎng)中會(huì)因渦流損耗發(fā)熱，故在交流電動(dòng)機(jī)中使用酒精溫度計(jì)。

2、電阻法 其測(cè)量結(jié)果反映的是整個(gè)繞組銅線溫度的平均值。該數(shù)比實(shí)際最高溫度按不同的絕緣等級(jí)降低5～15℃。該法是測(cè)出導(dǎo)體的冷態(tài)及熱態(tài)電阻，按有關(guān)公式算出平均溫升。

3、埋置檢測(cè)溫度計(jì)試驗(yàn)時(shí)將銅或鉑電阻溫度計(jì)或熱電偶埋置在繞組、鐵心或其他需要測(cè)量預(yù)期溫度最高的部件里。其測(cè)量結(jié)果反映出測(cè)溫元件接觸處的溫度。大型電動(dòng)機(jī)常采用此法來監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行溫度。在100～200℃范圍內(nèi)銅或鉑電阻溫度計(jì)較準(zhǔn)確，而熱電偶不常用 。

另外，封閉扇冷式電動(dòng)機(jī)用電阻法測(cè)得的溫度比溫度計(jì)法測(cè)得的高0～15%；防護(hù)式高10%～2 0%。而電阻法與預(yù)埋銅電阻檢溫計(jì)相差±5%。

綜上所述，各種測(cè)量方法所測(cè)量到的溫度與實(shí)際最高溫度都有差值，不能真正反映出絕緣材料的實(shí)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(dòng)機(jī)各部位的溫度限度

1、與繞組級(jí)接觸的鐵心溫升(度計(jì)法)應(yīng)不超過所接觸的繞組絕緣的溫升限度(電阻法)，即A級(jí)為60℃，E級(jí)為75℃，B級(jí)為80℃，F級(jí)為100℃，H級(jí)為125℃。對(duì)于封閉式電動(dòng)機(jī)，溫度計(jì)可插入機(jī)座的吊環(huán)螺孔與鐵心接解。

2、滾動(dòng)軸承溫度應(yīng)不超過95℃，滑動(dòng)軸承的溫度應(yīng)不超過80。因溫度太高會(huì)使油質(zhì)發(fā)生變化和破壞油膜。溫度計(jì)應(yīng)插近滾珠軸承外圈或滑動(dòng)軸承下軸瓦。如測(cè)軸承蓋溫度，其值比外圈低15%～25%。如測(cè)油池上層油溫，其值比軸瓦低15℃。

3、機(jī)殼溫度實(shí)踐中往往以不燙手為準(zhǔn)。

4、鼠籠轉(zhuǎn)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?？深A(yù)先刷上不可逆變色漆來估計(jì)。

六、故障的排除

當(dāng)發(fā)生下列任一種情況時(shí)，說明電動(dòng)機(jī)有故障：

1、溫度超過最高工作溫度。

2、溫升超過規(guī)定或溫升雖然未超過規(guī)定，但在低負(fù)荷時(shí)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(fù)荷下溫升未超過溫升限度，僅由于環(huán)境溫度超過40℃而使電動(dòng)機(jī)溫度超過最大允許工作溫度。這種現(xiàn)象說明電動(dòng)機(jī)本身是正常的。解決的辦法是用人工方法使環(huán)境溫度下降，如辦不到，則必須減負(fù)荷運(yùn)行。

2、在額定負(fù)載下溫升超出銘牌規(guī)定。不管什么情況，均屬有故障，必須停機(jī)檢查，特別對(duì)溫升突然變大更要注意。其外部原因有：電網(wǎng)電壓太低或線路壓降太大（超過10%），負(fù)載太重（超過10%），電動(dòng)機(jī)與機(jī)械配合不當(dāng)；內(nèi)部原因有；單相運(yùn)行、匝間短路、相間短路、定子接地、風(fēng)扇損壞或未緊固、風(fēng)道阻塞、軸承損壞，定轉(zhuǎn)子相擦、電動(dòng)機(jī)與電纜接頭發(fā)熱（特別是銅鋁或鋁鋁連接）、電動(dòng)機(jī)受腐蝕或受潮等。此外，從理論上講電動(dòng)機(jī)均可正反轉(zhuǎn)，但有些電動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇有方向性，如反了，溫升會(huì)超出許多?？傊?，必須針對(duì)各種具體情況，排除故障。