电机的温度与温升

电机的温度与温升衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”，当“温升”突然增大或超过最高工作温度时，说明电机已发生故障。下面就一些基本概念进行讨论。1绝缘材料的绝缘等级绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C7个等级，其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。性能参考温度（℃）A80E95B100F120H145绝缘材料根据热稳定性可分为如下7个等级：1，Y级，90度，棉花2，A级，105度，3，E级，120度4，B级，130度，云母5，F级，155度，环氧树脂6，H级，180度，硅橡胶7，C级，180度以上常用的B级电机，其内部的绝缘材料往往是F级的，而铜线可能使用H级甚至更高的，来提高其质量。一般为提高使用寿命，往往规定高级绝缘要求，低一级来考核。比如，常见的F级绝缘的电机，做B级来考核，即其温升不能超过120度（留10度作为余量，以避免工艺不稳定造成个别电机温升超差）。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，寿命大大缩短。所以电机在运行中，温度是寿命的主要因素之一。2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。3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r下降，铜耗减少。温度每降1℃，r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0.19℃。(4)海拔以1000m为标准，每升100m,温升增加温升极限值的1%。℃，A级的最高允许工作温度是90℃。那么，极限工作温度与最高允许工作温度有何不同？其实，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)温度计法其测量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、小电机现场应用最广。(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、铁心或其它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。大型电机常采用此法来监视电机的运行温度。各种测量方法所测量到的温度与实际最高温度都有一定差值，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”。5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100℃，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。6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，则必须减负载运行。(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。此外，从理论上讲电机均可正反转，但有些电机的风扇有方向性，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。电动机过热故障原因及其检测与防护伴随着电动机故障的产生，一般会出现电动机过热现象，过热对电动机的绝缘是很不利的。电动机对发热反应最敏感的部位就是定子绕组绝缘，每种绝缘材料只能承受一定的温度，超过自身允许的温度，就会加速绝缘的老化，缩短电动机使用寿命，而且还可能因绝缘损坏引发各种事故。因此，电动机过热故障的检查、检测和防护，对于降低事故率和减少事故损失及提高企业的经济效益是非常重要的。1.电动机温升与绝缘等级的关系由于电动机使用场所与环境温度的不同，常采用“温升”来表明电动机绝缘材料实际耐热程度的强弱。所谓温升，是指电气设备(包括电动机)高出环境的温度。电动机的额定温升，是指在设计规定的环境温度(+40℃)下，电动机绕组的最高允许温升，它取决于绕组绝缘等级。电动机的绝缘等级是表示电动机绕组所用的绝缘材料能够耐受温度极限的等级。电动机最高允许温度(额定温升)与绝缘等级的关系见表1。电动机额定温升Δt0=电动机最高允许温度t-环境温度t0，式中t0=+40℃，t是指电动机绕组的最高允许温度。而对于运行的电动机，由于无法直接测出绕组实际温度，只能间接测出机壳外表温度(即吊环孔内的温度)，比电动机绕组最热点约低10℃左右。故机壳外表实测温度加上10℃左右温差，方为电动机最高允许温度t。2.电动机各部位最高允许温升见表23.电动机温度测定方法(1)手感法：即用手触摸电动机规定部位，根据手感热度的强弱来估计电动机温度大小的一种方法。见表3。(2)温度计法：即用温度计直接测定电动机的温升。当电动机达到额定运行状态时，其温度也逐渐上升到某一稳定值而不再上升，这时可用温度计(最好是酒精温度计)测量电动机的温度。方法是：将酒精温度计的球体用锡纸包缠后插入电动机吊环孔内，使温度计球体与孔内四周紧贴，然后用棉花将孔封严。此时温度计测得的温度比电动机绕组最热点低10℃左右，故把所测得的温度加上10℃，再减去环境温度(+40℃)即为电动机实际温升。表1电动机温升与绝缘等级的关系电动机额定温升Δt0=电动机最高允许温度t-环境温度t0，式中t0=+40℃，t是指电动机绕组的最高允许温度。而对于运行的电动机，由于无法直接测出绕组的实际温度，只能间接测出机壳外表温度(即吊环孔内的温度)，比电动机绕组最热点约低10℃左右。故机壳外表实测温度加上10℃左右温差，方为电动机最高允许温度t。2.电动机各部位最高允许温升见表2表2电动机各部位最高允许温升(环境温度：+40℃)部位名称不同绝缘等级的温升限度℃AEBFH温度计电阻法温度计电阻法温度计电阻法温度计电阻法温度计电阻法3.电动机温度测定方法(1)手感法：即用手触摸电动机规定部位，根据手感热度的强弱来估计电动机温度大小的一种方法。见表3。表3电动机机壳表面温度与手感关系机壳表面温度℃手感说明30稍冷比体温低，感觉稍冷40稍温感觉到暖和的程度45温和一用手摸时，就感到暖和50稍热长时间用手摸，手掌变红55热仅可用手摸5～6s60更热仅可用手摸3～4s65非常热仅可用手摸2～3s，手离开后，手掌还感到热70非常热用一个指头仅可摸约3s75极热用一个指头摸，能忍受1～2s80极热，怀疑电动机已烧坏用一个指头摸一下都不行，乙烯树脂卷缩85～90极热，怀疑电动机已烧坏如用手指摸一下，就像烧着了一样(2)温度计法：即用温度计直接测定电动机的温升。当电动机达到额定运行状态时，其温度也逐渐上升到某一稳定值而不再上升，这时可用温度计(最好是酒精温度计)测量电动机的温度。方法是：将酒精温度计的球体用锡纸包缠后插入电动机吊环孔内，使温度计球体与孔内四周紧贴，然后用棉花将孔封严。此时温度计测得的温度比电动机绕组最热点低10℃左右，故把所测得的温度加上10℃，再减去环境温度(+40℃)即为电动机实际温升。(3)电阻法：利用导体电阻随温度升高而增大的原理进行测量。只要分别测出电动机某相绕组的冷态和热态电阻，就可算出电动机平均温升Δt0=t2-t0=［(R2-R1)(235+t1)/R1］+t1-t0式中t1——电动机某相绕组冷态温度，℃t2——电动机某相绕组热态温度，℃t0——环境温度，+40℃R1——电动机某相绕组冷态电阻，ΩR2——电动机某相绕组热态电阻(必须在电动机断电后半分钟内测定)，Ω4.电动机过热故障的原因(1)电动机过载运行。如：定、转子之间摩擦(俗称扫膛)、装配不合格、被驱动的机械部分有摩擦或犯卡等过载故障。(2)电动机缺相运行。(3)三相电压及三相电流的不平衡程度超出规定的允许范围。(4)电源电压过高或过低，超出电动机额定电压的允许变动范围(即±10%)。(5)电动机绕组接线错误。如：定子绕组某相端接头接反。(6)电动机绕组存在故障。如：绕组匝间或层间短路、绕组接地。(7)定子铁芯硅钢片之间绝缘损坏，以致定子铁芯短路，引起定子铁芯涡流增大，造成电动机过热。(8)启动频繁。(9)电动机风道阻塞，通风不良。(10)电动机周围环境温度过高(超出设计规定的+40℃)，散热不良、冷却效果差。5.电动机过热故障诊断程序见图1。综上所述，及时准确地检测和诊断电动机过热故障，对于迅速排除因过热引起的故障是非常重要的，因此，在日常维修中，必须按照规定定期检查和维护电气设备，以期减少事故损失，保证生产正常进行。