電機溫度與溫公升的概念及測量和計算

2022-10-05 22:09:03 字數 2800 閱讀 7690

電機繞組、軸承及其它部件,只有低於其最高允許工作溫度下使用,才能保證其經濟使用壽命和執行可靠性。《電氣時代》2023年第2期刊登的《溫度與溫公升》值得學習和深思。筆者願借題再**有關認識。

電機的發熱避免不了的想到了發熱程度,涉及到電機發熱程度的理論認識是:溫公升,溫公升限度、絕緣材料、絕緣結構,耐熱等級等。因此,要認識和理解上面幾個名詞的含義,才能更好地注意和修正電機的發熱程式。

1.溫公升電機溫公升溫公升限度

(1)某一點的溫度與參考(或基準)溫度之差稱溫公升。也可以稱某一點溫度與參考溫度之差。

(2)什麼叫電機溫公升。電機某部件與周圍介質溫度之差,稱電機該部件的溫公升。

(3)什麼叫電機的溫公升限度。電機在額定負載下長期執行達到熱穩定狀態時,電機各部件溫公升的允許極限,稱溫公升限度。電機溫公升限度,在國家標準gb755-65中作了明確規定,如附表所示。

在電機中一般都採用溫公升作為衡量電機發熱標誌,因為電機的功率是與一定溫公升相對應的。因此,只有確定了溫公升限度才能使電機的額定功率獲得確切的意義。

2.絕緣材料絕緣結構耐熱等級

(1)什麼叫絕緣材料。用來使器件在電氣上絕緣的材料稱絕緣材料。

(2)什麼叫絕緣結構。一種或幾種絕緣材料的組合稱絕緣結構。

(3)什麼叫耐熱等級。表示絕緣結構的最高允許工作溫度,並在這樣的溫度下它能在預定的使用期內維持其效能,在允許的範圍內及其所分的等級耐熱等級。耐熱等級分為y級90℃、a級10℃、e級120℃、b級130℃、f級155℃、h級180℃和h級以上共七個等級。

從上所述,電機中不同耐熱等級的絕緣材料有著不同的最高允許工作溫度。所謂最高允許工作溫度是指:在此溫度下長期使用時,絕緣材料的物理、機械、化學和電氣效能不發生顯著惡性變化,如超過此溫度,則絕緣材料的效能發生質變,或引起快速老化。

因此,絕緣材料最高允許工作溫度是根據它經濟使用壽命確定的。從附表中可以看到,溫公升限度基本上取決於絕緣材料的等級,但也和溫度的測量方法、被測部的傳熱和散熱條件有關,取決於絕緣材料的最高允許工作溫度。當周圍冷卻介質(例如空氣)的最高溫度確定後,就可根據絕緣材料的最高允許工作溫度規定電機部件的溫公升限度。

根據統計我國各地的絕對最高溫度一般在35~40℃之間,因此在標準中規定+40℃作為冷卻介質的最高標準。

3.溫度的測量

(1)冷卻介質溫度測量。所謂冷卻介質是指能夠直接或間接地把定子和轉子繞組、鐵心以及軸承的熱量帶走的物質;如空氣、水和油類等。靠周圍空氣來冷卻的電機,冷卻空氣的溫度(一般指環境溫度)可用放置在冷卻空氣進放電機途徑中的幾隻膨脹式溫度計(不少於2只)測量。

溫度計球部所處的位置,離電機1~2m,並不受外來輻射熱及氣流的影響。溫度計宜選用分度為0.2℃或0.

5℃、量程為0~50℃為適宜。

(2)繞組溫度的測量。電阻法是測定繞組溫公升公認的標準方法。1000kw以下的交流電機幾乎都只用電阻法來測量。

電阻法是利用電動機的繞組在發熱時電阻的變化,來測量繞組的溫度,具體方法是利用繞組的直流電阻,在溫度公升高後電阻值相應增大的關係來確定繞組的溫度,其測得是繞組溫度的平均值。冷態時的電阻(電機執行前測得的電阻)和熱態時的電阻(執行後測得的電阻)必須在電機同一出線端測得。繞組冷態時的溫度在一般情況下,可以認為與電機周圍環境溫度相等。

這樣就可以計算出繞組在熱態的溫度了。

(3)鐵心溫度的測量。定子鐵心的溫度可用幾隻溫度計沿電機軸向貼附在鐵心軛部測量,以測得最高溫度。對於封閉式電機,溫度計允許插在機座吊環孔內。

鐵心溫度也可用放在齒低部的銅—康銅熱電偶或電阻溫度計測量。

4)軸承溫度的測量。滾動軸承的溫度盡可能在靠近軸承外圈處測量,溫度計可插在端蓋軸承室加油孔內,也可貼附在軸承蓋上,但所測量度比軸承外圈溫度低15~25%。

(5)機殼溫度的測量。測量機殼溫度時,對防護式電機,應把溫度計放在機殼中部。對於封閉扇冷卻式電機溫度計應放在離外風扇較遠一端。

4.溫度與溫公升的計算

(1)看繞組的溫度是否超過絕緣材料最高允許工作溫度。計算方法是:電機銘牌上規定的溫公升加上環境溫度,再加上平均溫度和最熱點的溫度之差,所得的數值不超過絕緣材料的最高允許工作溫度。

如:銘牌上規定溫度為75℃,環境溫度為40℃,平均溫度與最熱點溫度差為5℃,它們三個數之和,75℃+4℃+5℃=12℃,查表得知溫公升為75℃的絕緣材料為e級,最高允許工作溫度120℃,沒能超過規定溫度,電動機可繼續執行。平均溫度和最熱點溫度之差(估計值):

a、e級絕為5℃,b、e級絕緣為10℃h級為15℃測量方法引起的差異只是乙個修正因數,在能夠直接測電機部件最熱點的溫度時就不需要考慮修正。

(2)看是否超過電機溫公升(實際也屬於計算溫度範籌)。用電阻法測量電動機繞組發熱時電阻變化,來測量繞組的溫度。繞組的溫度由t1℃變化為t2℃時,其電阻變化規律可用下式表示:

式中 r1—執行前溫度為t1℃時,繞組的電阻值(ω);r2—執行後溫度為t2℃時繞組的電阻值(ω);k—常數;銅線k為235,鋁線k為228。當周圍介質溫度為t1℃時,測得電機繞組的電阻值為r1,電機執行後,繞組溫度公升高,電阻值變為r2。則可根據上述公式計算出電動機繞組溫度變化後的溫度t2℃。

計算出的溫度值t2℃只是繞組平均溫度,而不是繞組的最熱點溫度,但算出的溫度值要比溫度計測的溫度值高。

例:一台e級絕緣三相非同步電動(銅繞組),在環境溫度為30℃情況下,電機在執行前測出每相繞組的電阻值為1.9ω,執行一段時間後,繞組溫度公升高,停電立即再次測量繞組值為2.

3ω計算這台電動機

溫公升。 解:據題意知:r1=1.9ω、r2=2.3ω、t1=30ω,按公式計算:

按環境溫度不超過40℃計算,溫公升為85.78℃-40℃=45.78℃,查表e級絕緣溫公升為75℃,因此該台電機的溫公升沒有超過允許值。

從上述可以看出,只有知道各級絕緣的最高允許工作溫度,從電機銘版上得知耐熱等級或溫公升,就可以判斷和計算出電機發熱程度是否在正常範圍內。目前,電動機銘牌上一般標註「絕緣等級」,但也有標註為「溫公升」的。

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