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评价电机发热,看温升还是看温度?电机热试验方法

电气技术 小编 248次浏览 0个评论 扫描二维码

评价电机发热,看温升还是看温度?电机热试验方法

温升是电机非常重要的性能指标,是指电机在额定运行状态下绕组温度高出环境温度的数值。对于一台电机,温升是否与电机运行的其他因素有关呢?

关于电机绝缘等级

绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H和C共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,系指电机在设计预期寿命内,运行时绕组绝缘中最热点对应的温度值。

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,寿命大大缩短。所以电机在运行中,环境温度是影响电机寿命的主要因素之一

关于电机温升

温升是电机与环境的温度差,是由电机发热引起的。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。

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,使温度继续上升,扩大温差,则应增加散热,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。

在电机运行过程中,如温升突然增大,说明电机有故障,或风道阻塞,或负荷太重,或绕组烧毁等。

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。这是因为绕组电阻下降,铜耗减少。温度每降1℃,电阻约降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0.2℃左右。

(4)海拔以1000m为标准,每升100m,温升增加温升极限值的1%。

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105℃,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。

电机发热故障的排除

当电机温度超过最高工作温度或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时,说明电机有故障,其判断和排除方法是:

(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℃,而使电机温度超过最大允许工作温度。这种现象说明电机本身是正常的。解决的办法是用人工方法使环境温度下降,如办不到,则必须减载运行。

(2)在额定负载下温升超出铭牌规定。不管什么情况,均属电机有故障,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、风扇损坏或未固紧、风道阻塞、轴承损坏,定转子相擦、电机与电缆接头发热(特别是铜铝或铝铝连接)、电机受腐蚀或受潮等。

(3)从理论上讲电机均可正反转,但有些电机的风扇有方向性(大多数是2P电机),如反了,温升会超出许多。

电机热试验方法介绍

“热试验”也就是我们所说的“温升试验”。试验的目的在于得到电机绕组、集电环、换向器、轴承等发热部件在规定的工作条件下运行并达到热稳定时的温度或温升值。考核被试电机所用绝缘材料、生产工艺与电机正常工作及设计寿命匹配关系。热试验值还是计算电机定、转子绕组铜损耗、求取效率的必要参数。

按照试验时是否加负载区分,有直接负载法和间接负载法两种,为了保证电机试验与使用的一致性,应尽可能采用直接负载法。负载设备可根据具体情况选用,也可采用实际的负载,即该电机在实际应用时所带的负载。但许多情况下只能采用间接测量计算的方式,与大家介绍几种常见的测量方法。

通过温升或温度的常用测量方法

试验时,对电机不同部件的温度应采用不同的测量方法和测量仪器设备,常用的方法有:温度计法、电阻法、叠加法、埋置检温元件法和红外测温法等。

● 埋置测温元件法

埋置测温元件法简称为ETD法,是用埋入电机内部的测温元件(电阻检温计、热电偶、热敏电阻或半导体校温计等)作为温度传感元件,将所得温度信号通过导线传到外接的配套仪表,从而显示出被测元件温度的一种测温方法。所测温度是测量点的局部温度值。

在实际检测过程中,测得的温度与测温元件放置的位置直接相关,各电机生产厂家应针对不同的电机结构,通过大量的测量数据积累确定合适的放置位置,以能客观反映电机的热性能。

● 红外测温法

红外测温法较适用于电机表面(如电机外壳和可外露的电机内部元件(如集电环、换向器等)温度的测量。所用设备为“红外线测温仪”,在实际使用过程可能发现,红外线测温仪所测温度也只是局部温度,而且与测量的距离、角度、零部件颜色等有直接关系,所测数据也只是一种不太精准的定性数据。

 温度计法

将温度计的测温元件直接贴附在被测元件上获得其温度,所测温度是测量点的局部温度值。所用温度计有水银或酒精等膨胀式温度计、半导体温度计、非埋置式的热电偶或电阻温度计等。在实际试验过程中,水银温度计的运用要相对普遍一些。

特别要强调,水银温度计不适宜在电机内部,因为有较强的交变磁场,它通过温度计里的水银时,会在其中产生感应电流,而使水银发热,造成附加示值上升误差。

 电阻法

该方法一种间接测温法,电阻法特别适用于不能直接采用温度计测量的发热元件的温度测量。该测量方法是运用金属导体在一定的温度范围内,其电阻值与温度之间存在的数学关系原理,通过测量导体电阻值的变化情况来计算其温度变化方法。

电机电阻变化是指其热态电阻值与冷态时电阻值的差值,而热态时的电阻值是在电机温升稳定断能停转后测得。

因所测电阻值为整个导体的平均值,所以由此计算的导体温度也是整个导体温度的平均值。

 叠加法

该方法是在不中断交变负载电流的情况下,在负载电流叠加一微弱直流电流,测量绕组直流电阻随温度发生的变化。

从检测原理看,叠加法实际上也是电阻法,只是它是在电机通电运行的工作状态下直接测量电机绕组的电阻值,通常称为“带电测量(电阻)法”。

与电阻法相比,从理论上来讲,其测量值应是电机实际运行状态时的数值,所以要比上述电阻法更准确,在国家标准中为优先推荐的方法,但所用测量设备及其接线和操作要复杂。


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