電機發(fā)熱溫度標(biāo)準(zhǔn)-(37989)

1、電機發(fā)熱溫度標(biāo)準(zhǔn)通常我們衡量電機發(fā)熱程度是采用“溫升”而不是用“溫 度”，當(dāng)“溫升”突然增大或超過最高工作溫度時，說明電 機已發(fā)生故障。下面就一些基本概念進(jìn)行討論。1絕緣材料的絕緣等級絕緣材料按耐熱能力分為 Y、A、E、B、F、H、C 7 個等級，其極限工作溫度分別為 90、105、120、130、155、 180 C、及 180 c 以上。所謂絕緣材料的極限工作溫度，系指電機在設(shè)計預(yù)期壽 命內(nèi)，運行時繞組絕緣中最熱點的溫度。根據(jù)經(jīng)驗，A級材料在105C、B級材料在130c的情況下壽命可達(dá) 10年，但 在實際情況下環(huán)境溫度和溫升均不會長期達(dá)設(shè)計值，因此一 般壽命在1520年。如果運行溫度長期超

2、過材料的極限工 作溫度，則絕緣的老化加劇，壽命大大縮短。所以電機在運 行中，溫度是壽命的主要因素之一。2溫升溫升是電機與環(huán)境的溫度差，是由電機發(fā)熱引起的。運 行中的電機鐵芯處在交變磁場中會產(chǎn)生鐵損，繞組通電后會 產(chǎn)生銅損，還有其它雜散損耗等。這些都會使電機溫度升高。 另一方面電機也會散熱。當(dāng)發(fā)熱與散熱相等時即達(dá)到平衡狀 態(tài)，溫度不再上升而穩(wěn)定在一個水平上。當(dāng)發(fā)熱增加或散熱 減少時就會破壞平衡，使溫度繼續(xù)上升，擴大溫差，則增加散熱，在另一個較高的溫度下達(dá)到新的平衡。但這時的溫 差即溫升已比以前增大了，所以說溫升是電機設(shè)計及運行中 的一項重要指標(biāo)，標(biāo)志著電機的發(fā)熱程度，在運行中，如電 機溫升突然增

3、大，說明電機有故障，或風(fēng)道阻塞或負(fù)荷太重。3溫升與氣溫等因素的關(guān)系對于正常運行的電機，理論上在額定負(fù)荷下其溫升應(yīng)與 環(huán)境溫度的高低無關(guān)，但實際上還是受環(huán)境溫度等因素影響 的。(1)當(dāng)氣溫下降時，正常電機的溫升會稍許減少。這是因為繞組電阻r下降，銅耗減少。溫度每降1C, r約降0.4%。(2)對自冷電機，環(huán)境溫度每增10C,則溫升增加1.5 3CO這是因為繞組銅損隨氣溫上升而增加。所以氣溫變化 對大型電機和封閉電機影響較大。(3)空氣濕度每高10%因?qū)岣纳?，溫升可?0.07 0.38 C,平均為 0.19 C。(4)海拔以1 000 m為標(biāo)準(zhǔn)，每升100 m,溫升增加溫升 極限值的1%4極限

4、工作溫度與最高允許工作溫度通常說a級的極限工作溫度為 105C, a級的最高允許 工作溫度是90Co那么，極限工作溫度與最高允許工作溫度 有何不同？其實，這與測量方法有關(guān)，不同的測量方法，其 反映由的數(shù)值不同，含義也不一樣。(1)溫度計法 其測量結(jié)果反映的是繞組絕緣的局部表 面溫度。這個數(shù)字平均比繞組絕緣的實際最高溫度即“最熱 點”低15c左右。該法最簡單，在中、小電機現(xiàn)場應(yīng)用最廣。(2)電阻法 其測量結(jié)果反映的是整個繞組銅線溫度的平均值。該數(shù)比實際最高溫度按不同的絕緣等級降低515C。該法是測由導(dǎo)體的冷態(tài)及熱態(tài)電阻，按有關(guān)公式算由 平均溫升。(3)埋置溫度計試驗時將銅或粕電阻溫度計或熱電偶

5、埋置在繞組、鐵心或其它需要測量預(yù)期溫度最高的部件里。 其測量結(jié)果反映由測溫元件接觸處的溫度。大型電機常采用 此法來監(jiān)視電機的運行溫度。各種測量方法所測量到的溫度與實際最高溫度都有一 定差值，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”。5電機各部位的溫度限度(1)與繞組接觸的鐵心溫升 (溫度計法)應(yīng)不超過所接 觸的繞組絕緣的溫升限度(電阻法)，即A級為60C , E級為 75 C, B 級為 80 C, F 級為 100 C, H 級為 125 C。(2)滾動軸承溫度應(yīng)不超過 95C,滑動軸承的溫度應(yīng)不 超過80 Co因溫度太高會使油質(zhì)發(fā)生變化和破壞油膜。(3)機殼溫

6、度實踐中往往以燙不燙手為判斷，但這與每 人的觸覺有關(guān)，誤差較大，需積累一定經(jīng)驗。第一節(jié) 電機中常用的絕緣材料及其容許溫度電機中常用的絕緣材料，按其耐熱能力分為A E、B、F、H和C六個等級。1. A級絕緣A級絕緣包括經(jīng)過浸漬處理的棉紗、絲、紙等有機纖維 材料以及普通漆包線上的磁漆等。目前僅在變壓器中使用。A級絕緣的最高容許工作溫度為105C。2. E級絕緣E級絕緣包括用聚酯樹脂、 環(huán)氧樹脂、三醋酸纖維等制 成的薄膜，聚乙烯醇縮醛高強度漆包線上的磁漆等。用在中、小型交、直流電機中。 E 級絕緣的最高容許工作溫度為 120C。3. B級絕緣B級絕緣包括云母、 石棉、玻璃絲等無機物用有機漆或 樹脂(

7、作了耐熱性處理)作為粘合劑制成的材料及其組合物， 聚酯高強度漆包線上的磁漆等。一般大、中型同步機及中、小型交、直流電機中采用。B級絕緣材料的最高容許工作溫度為130 C。4. F級絕緣F級絕緣包括云母、石棉、玻璃絲等無機物用硅有機化 合物改性的合成樹脂漆，或耐熱性能符合這一等級要求的醇 酸、環(huán)氧樹脂作為粘合物而制成的材料或其組合物。級絕緣 的最高容許工作溫度為 155C。5. H級絕緣H級絕緣包括硅有機物以及云母、石棉、玻璃絲等無機 物用硅有機漆作為粘合物而制成的材料。主要應(yīng)用在要求盡 量縮小尺寸、減輕重量的場合，如航空電機、吊車電機牽引 電機等。H級絕緣最高容許工作溫度為 180 C。6.

8、C級絕緣C級絕緣包括無枯合劑的云母、石英、玻璃絲等，用熱 穩(wěn)定性特別好的腫有機樹脂、聚酰亞胺浸漬漆等處理過的石 棉、玻璃纖維織物或其他制成物，以及聚酰亞胺基漆包線的 磁漆、聚酰亞胺薄膜等。C級絕緣是要求更高的絕緣材料，目前正在推廣使用。它的最高容許工作溫度在180c以上。關(guān)于絕緣材料的使用兩須注意加下兩點：(1)電機的絕緣等級由它所采用的主要絕緣材料中耐熱等 級最低的材料決定。在有些特殊情況下，為了提高運行的可靠性，還要降低絕緣等級 使用。(2)溫度對絕緣材料壽命影響極大。實驗表明，A級絕緣材料的壽命t(a)與使用溫度9(C)有如下關(guān)系：t=ceA-a式中c和a為試驗決定的常數(shù)。例如當(dāng) a-0

9、.088時，每當(dāng) 溫度增高8C,絕緣壽命就縮短一半。如果電機是屬于短期工作的，材料的容許最高工作溫度應(yīng)根 據(jù)壽命縮短的情況相應(yīng)地提高。第二節(jié)電機的發(fā)熱和測定溫度的方法一臺電機中的溫度分布和熱量流通情況十分復(fù)雜。各種 損耗形成不同的熱風(fēng)損耗轉(zhuǎn)化為熱量后，將流過不同的材 料，由電機外表面散發(fā)至外面。主要的熱源來自電機內(nèi)部， 即來自電流流過導(dǎo)體時產(chǎn)生的銅損耗，以及在鐵芯內(nèi)當(dāng)磁通 變化時所產(chǎn)生的鐵損耗。軸承摩擦所產(chǎn)生的熱，僅為局部的 熱源，對繞組和鐵芯的溫升影響不大。當(dāng)電機開始運轉(zhuǎn)后， 由于熱量不斷產(chǎn)生，各部分溫度將繼續(xù)增加，直到熱量的產(chǎn) 生和散發(fā)達(dá)到乎衡為止。在電機內(nèi)部，各點的溫度是不均勻 的。在發(fā)

10、熱量大而散熱不易之處，例如在電樞的槽的底部溫 度為最高。絕緣材料同時也是不良的導(dǎo)熱體，沿著絕緣層的 溫度梯度較高，而導(dǎo)電體同時也是良好的導(dǎo)熱體，故在銅線 內(nèi)部的溫度梯度很小。鋼片的導(dǎo)熱系數(shù)雖遠(yuǎn)不如銅.但依舊 是良好的導(dǎo)熱體。由于相鄰登片間的絕緣層，所以沿鐵芯軸 向的導(dǎo)熱系數(shù)大為減小。疊片壓緊時壓力的大小，也可影響 導(dǎo)熱系數(shù)。絕緣材料的導(dǎo)熱系數(shù)極小，僅為銅的導(dǎo)熱系數(shù)的 1/1000以下。棉絲經(jīng)過浸漬處理后， 導(dǎo)熱系數(shù)可以增加 34 倍，故浸漬對于熱量的流通有利。電機的熱量向外發(fā)散時主要依靠對流作用，其次為幅 射作用。因為電機的底座和電機所接觸的空氣都為不良導(dǎo)熱 體，由傳導(dǎo)作用傳熱主要在電機內(nèi)部進(jìn)

11、行。輻射作用的有效 表面僅為電機各部分的外表面。對流作用又可區(qū)分為自然對 流和強制對流兩種。自然對流作用是由于和散熱面相接觸的 熱空氣的上升，且其所逸生的空間由周圍的空氣的填補；強 制對流作用是由待備的通風(fēng)器，例如附裝在機軸上的風(fēng)扇， 在冷卻表面上形成氣流。旋轉(zhuǎn)著的電樞本身也起著帶動氣流的作用。限制溫升的有效方法是增強散熱作用。由于電機各 部分的發(fā)熱和散熱過程比較復(fù)雜，影響的因素很多，所以對 溫升的計算通常只作近似的估算，在設(shè)計電機時，常以經(jīng)驗 數(shù)據(jù)為依據(jù)。測定電機各部分溫度的方法，主要有下列四種。一、溫度計法此法用溫度計直接測定溫度，最為簡便。但用溫度計僅 能接觸到電機各部分的表面，所測得的

12、僅為表面溫度。用溫 度計無法測由電機內(nèi)部的最高溫度。二、電阻法此法只能用以測定繞組的平均溫度，原理如下。在電機運轉(zhuǎn)以前，我們先測得繞組的冷態(tài)電阻ri ,.即當(dāng)繞組溫度等于冷卻介質(zhì)溫度 t1時的電阻。設(shè)電機運轉(zhuǎn)以后繞 組的濕度升高至t2,繞組的電阻便增加至 2。加溫度用攝 氏來量度，則對銅線繞組有下列關(guān)系：1/r2= (235+t1 ) / (235+t2 )由上式可知，如ri、r2和t1為已知，便可求解t2。t1-t2 ,便是該繞組對冷卻介質(zhì)的溫升。對子鋁線繞組，將上式中常數(shù) 235改為225。三、埋量檢溫計法 較大的電機，在裝配時，常在估計到可能有較高溫度的各點, 埋置檢溫計。檢溫元件有熱電

13、偶及電阻溫度計等。檢溫計的 受熱端，可以埋在槽的深處，例如導(dǎo)體與橫底之間、上下層導(dǎo)體之間。檢溫計的引由端引至外面， 接至測量儀表, 借以讀生溫度。應(yīng)用的檢溫計愈多，則所測得的溫度愈有可 能接近于最熱點的溫度。四、疊加法（雙橋帶電測溫法）在不中斷交變的負(fù)載電流的情況下，在負(fù)載電流上疊加一微 弱直流電流，以測量繞組直流電阻隨溫度而發(fā)生的變化從而 確定交流繞組的溫升。電機各部分的溫升限度與所用絕橡材料的級別有關(guān)，與冷卻 介質(zhì)的溫度有關(guān)，也與測量溫度的方法有關(guān)。絕緣材料的壽 命決定于它在遠(yuǎn)行時的絕對溫度，而不決定于溫升。從冬季 到夏季，從北方到南方，環(huán)境溫度的變化很大。當(dāng)環(huán)境溫度 較低時，電機的溫升限

14、度可以提高，而當(dāng)環(huán)境溫度較高時， 電機的溫升限度必須降低。為了明確起見，在規(guī)定電機各部 分的溫升限度時，必須同時規(guī)定冷卻介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溫度。我國 電工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定冷卻介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溫度為4QC。依據(jù)此規(guī)定，電機各部分的溫升，應(yīng)用不同的絕緣材料以及用不同測 溫方法，有不同的溫升限度小結(jié)電機的額定容量是指符合定額的輸由功率。它主要取決于電 機各部分絕緣材料的極限允許溫度。電機遠(yuǎn)行時各種損耗都 變?yōu)闊崃浚闺姍C溫度升高，并向周圍冷卻介質(zhì)散熱，最后 達(dá)到熱穩(wěn)定，此時電機穩(wěn)定溫度與周圍介質(zhì)溫度之差稱為溫 升，這是評價電機熱性能的重要指標(biāo)。溫升與電機的工作制、周圍環(huán)境有關(guān)。電機各部分溫度的溯量可用溫度計法、電阻

15、法；疊加法（雙橋帶電測溫法 ）、埋置儉溫計法。GB 755 - 20007.12試驗前電機的溫度如用電阻法確定繞組溫度，試驗前用溫度計所測得的繞組溫度實際上應(yīng)是當(dāng)時的冷卻介質(zhì)溫度.按短時定額（S2工作制）試驗的電機，在熱試驗開始時的溫度與冷卻介質(zhì)溫度差應(yīng)在5K以內(nèi).表3基準(zhǔn)冷卻介質(zhì)項號初級冷卻介質(zhì)冷卻方法次級冷卻介質(zhì)表號第四欄指示的表規(guī)定的限值基準(zhǔn)冷卻介質(zhì)1 一空氣間接I無6溫升環(huán)境空氣2空氣間接I空氣6電機人口處冷卻介質(zhì)',3空氣間接I水64一氫間接一水75空氣直接無11溫度環(huán)境空氣6空氣一直接空氣11電機入口處氣體或繞組人口處液體7空氣I直接水 118 一氫或液體一直接一 水I1）

16、對有間接冷卻繞組并帶有水冷冷卻器的電機，具基準(zhǔn)冷卻介質(zhì)可為初級或次級冷卻介質(zhì)（同時參見9.2銘牌上應(yīng)標(biāo)明的信息）7.13冷卻介質(zhì)溫度電機可在任一合適的冷卻介質(zhì)溫度下試驗，見表10（間接冷卻繞組）或表13（直接冷卻繞組）7. 3.4 試驗期間冷卻介質(zhì)溫度的測量應(yīng)采用在試驗過程中最后的四分之一時間內(nèi)，按相等時間間隔側(cè)得的幾個溫度計讀數(shù)的平均值作為試驗中冷卻介質(zhì)溫度.為避免由于大型電機的溫度不能迅速地隨冷卻介質(zhì)溫度相應(yīng)變化產(chǎn)生時滯而引起的誤差，應(yīng)采取一切適當(dāng)?shù)拇胧┮詼p少冷卻介質(zhì)溫度的 變化.7. 3.4門開啟式電機或無冷卻器的封閉式電機（用環(huán)境空氣或氣體冷卻）環(huán)境空氣或氣體的溫度應(yīng)采用幾個檢溫計來測

17、量，檢溫計應(yīng)置于電機周圍不同的地點，高度為電機的二分之一，距離電機（1A-2）m處，并應(yīng)防止熱輻射和氣流的影響.7. 3.4. 2用遠(yuǎn)處的空氣或氣體通過風(fēng)道冷卻的電機或有獨立冷卻器的電機初級冷卻介質(zhì)的溫度應(yīng)在電機的人口處測量7. 3.4. 3帶有外裝式或內(nèi)裝式冷卻器的封閉式電機初級冷卻介質(zhì)的溫度應(yīng)在電機的人口處測量，次級冷卻介質(zhì)的溫度應(yīng)在冷卻器的人口處測量.7.4電機某一部分的溫升電機某一部分的溫升0就是用7. 5中規(guī)定的適當(dāng)方法測得的該部分溫度與用7. 3. 4中規(guī)定的方法測得的冷卻介質(zhì)溫度之差為7與溫升限值（表6或表7）或溫度限值（表11）作比較，溫度應(yīng)在熱試驗結(jié)束時測量，見7.70對按連

18、續(xù)工作制定額（Si工作制）試驗的電機，如有可能，溫 度應(yīng)在運行時和停機后兩種情況下測對按實際周期工作制（S3-S8工作制）試驗的電機，在最后一個運行周期中，產(chǎn)生最大發(fā)熱量的持續(xù)時間過了一半時的溫度作為試驗結(jié)束時的溫度（同時參見7.7.3）,了 .5溫度測量方法測量繞組和其他部分溫度的公認(rèn)方法有三種：一電阻法；一埋置檢溫計（ETD）法；溫度計法不同的方法不應(yīng)作為相互校核之用.7.5.1 電阻法4MGB 755 - 2000根據(jù)繞組電阻的增加而確定繞組的溫度.7. 5. 2埋置檢溫計（ETD）法用埋人電機內(nèi)部的檢溫計（如電阻么溫計，熱電偶或半導(dǎo)體負(fù)溫度系數(shù)檢溫計）來測量溫度.檢溫計在電機制造過程中

19、埋置于電機制成后觸及.不到的部位.7. 5. 3溫度計法用溫度計貼附于成品電機可觸及的表面上來測量洞度.術(shù)語"溫度計"不但包括膨脹式溫度計，而且也包括非埋置式熱電偶和電阻式溫度計，只要它們適用于測量用普通膨脹式溫度計能觸及到的各部位的溫度.當(dāng)膨脹式溫度計用于測量有強交變或移動磁場的部位的溫度時，應(yīng)采用酒精溫度計而不采用水銀溫度計.7.6繞組溫度的確定7.6.1 方法的選擇通常，測量電機繞組溫度應(yīng)采用7.5.1所述的電阻法，（同時參見 7. 6. 2. 3-3）,對額定輸由為5 000 kW俄kVA）及以上交流電機的定子繞組，應(yīng)采用埋置檢溫計法.對額定輸由為 5 ooo kW（或kVA）以下但在200 kW（或kVA）以上的交流電機，除非另有規(guī)定，制造廠應(yīng)選用電阻法或埋置檢溫計法.對額定輸由為 200 kW（或kVA）及以下的交流電機，除非另有規(guī)定，制造廠應(yīng)選用電阻法的直接測量法或疊加法（同時參見下文）.對額定輸由600 W（或VA）及以下的電機，當(dāng)繞組為非均布或 因必要的接線而過份復(fù)雜時，可用溫度計測量電機溫升.溫升