技術(shù)支持
首頁 > 技術(shù)支持
電機(jī)溫升和絕緣等級
用來使器件在電氣上絕緣的材料稱絕緣材料。
一種或幾種絕緣材料的組合稱絕緣結(jié)構(gòu)。
表示絕緣結(jié)構(gòu)的最高允許工作溫度，并在這樣的溫度下它能在預(yù)定的使用期內(nèi)維持其性能，在允許的范圍內(nèi)及其所分的等級即耐熱等級。耐熱等級分為Y級90℃、A級105℃、E級120℃、B級130℃、F級155℃、H級180℃和H級以上共七個等級。
超過這個限度，絕緣材料的壽命就急劇縮短，甚至?xí)龤?。這個溫度限度，稱為絕緣材料的允許溫度。
某一點(diǎn)的溫度與參考（或基準(zhǔn)）溫度之差稱溫升。也可以稱某一點(diǎn)溫度與參考溫度之差。電機(jī)某部件與周圍介質(zhì)溫度之差，稱電機(jī)該部件的溫升。
電機(jī)在額定負(fù)載下長期運(yùn)行達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)時，電機(jī)各部件溫升的允許極限，稱溫升限度。
絕緣材料的允許溫度，就是電機(jī)的允許溫度；絕緣材料的壽命，一般就是電機(jī)的壽命。
電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時，從盡量發(fā)揮它的作用出發(fā)，所帶負(fù)載即輸出功率越大越好（若不考慮機(jī)械強(qiáng)度）。但是輸出功率越大、損耗功率越大，溫度越高。我們知道，電機(jī)內(nèi)耐溫最薄弱的東西是絕緣材料，如漆包線。絕緣材料耐溫有個限度，在這個限度內(nèi)，絕緣材料的物理、化學(xué)、機(jī)械、電氣等各方面性能都很穩(wěn)定，其工作壽命一般約為20年。按照允許溫度的高低，電機(jī)常用的絕緣材料為A、E、B、F、H五種。
衡量電機(jī)發(fā)熱程度是用“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(jī)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℃、及180℃以上。
所謂絕緣材料的極限工作溫度，系指電機(jī)在設(shè)計(jì)預(yù)期壽命內(nèi)，運(yùn)行時繞組絕緣中最熱點(diǎn)的溫度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，A級材料在105℃、B級材料在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長期達(dá)設(shè)計(jì)值，因此一般壽命在15～20年。如果運(yùn)行溫度長期超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(jī)在運(yùn)行中，溫度是壽命的主要因素之一。
2 溫升
溫升是電機(jī)與環(huán)境的溫度差，是由電機(jī)發(fā)熱引起的。運(yùn)行中的電機(jī)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(jī)溫度升高。另一方面電機(jī)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(kuò)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(jī)設(shè)計(jì)及運(yùn)行中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，標(biāo)志著電機(jī)的發(fā)熱程度，在運(yùn)行中，如電機(jī)溫升突然增大，說明電機(jī)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(yùn)行的電機(jī)，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(shí)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(jī)的溫升會稍許減少?！∵@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) 對自冷電機(jī)，環(huán)境溫度每增10℃，則溫升增加1.5～3℃。這是因?yàn)槔@組銅損隨氣溫上升而增加。所以氣溫變化對大型電機(jī)和封閉電機(jī)影響較大。
(3) 空氣濕度每高10%，因?qū)岣纳?，溫升可?.07～0.38℃，平均為0.19℃。
(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105℃，A級的最高允許工作溫度是90℃。那么，極限工作溫度與最高允許工作溫度有何不同？其實(shí)，這與測量方法有關(guān)，不同的測量方法，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(shí)際最高溫度即“最熱點(diǎn)”低15℃左右。該法最簡單，在中、小電機(jī)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(shí)際最高溫度按不同的絕緣等級降低5～15℃。該法是測出導(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) 埋置溫度計(jì)試驗(yàn)時將銅或鉑電阻溫度計(jì)或熱電偶埋置在繞組、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)果反映出測溫元件接觸處的溫度。大型電機(jī)常采用此法來監(jiān)視電機(jī)的運(yùn)行溫度。
各種測量方法所測量到的溫度與實(shí)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(jī)各部位的溫度限度
(1) 與繞組接觸的鐵心溫升(溫度計(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級為60℃，E級為75℃，B級為80℃，F(xiàn)級為100℃，H級為125℃。
(2) 滾動軸承溫度應(yīng)不超過95℃，滑動軸承的溫度應(yīng)不超過80℃。因溫度太高會使油質(zhì)發(fā)生變化和破壞油膜。
(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。可預(yù)先刷上不可逆變色漆來估計(jì)。
6 電機(jī)發(fā)熱故障的排除
當(dāng)電機(jī)溫度超過最高工作溫度或溫升超過規(guī)定或溫升雖然未超過規(guī)定，但在低負(fù)荷時溫升突然增大時，說明電機(jī)有故障，其判斷和排除方法是：
(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℃，而使電機(jī)溫度超過最大允許工作溫度。這種現(xiàn)象說明電機(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)載運(yùn)行。
(2) 在額定負(fù)載下溫升超出銘牌規(guī)定?！〔还苁裁辞闆r，均屬電機(jī)有故障，必須停機(jī)檢查，特別對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)扇損壞或未固緊、風(fēng)道阻塞、軸承損壞，定轉(zhuǎn)子相擦、電機(jī)與電纜接頭發(fā)熱(特別是銅鋁或鋁鋁連接)、電機(jī)受腐蝕或受潮等。此外，從理論上講電機(jī)均可正反轉(zhuǎn)，但有些電機(jī)的風(fēng)扇有方向性，如反了，溫升會超出許多?？傊仨氠槍Ω鞣N具體情況，排除故障。
電機(jī)絕緣等級
機(jī)絕緣等級劃分依據(jù)是按電動機(jī)所用絕緣材料的允許極限溫度劃分的。有Y、A、E、B、F、H、C等幾個等級，各級的允許極限溫度如下表。
所謂允許極限溫度是指電機(jī)絕緣材料的允許最高工作溫度，它反應(yīng)絕緣材料的耐熱性能。
絕緣材料按耐熱能力分為 Y級、A級、E級、B級、F級、H級、C級，
允許溫度（℃） 90、105、120、130、155、180 、180℃以上。
電動機(jī)采用B級絕緣時定子繞組的溫升極限（電阻法）應(yīng)不超過80K；
電動機(jī)采用F級絕緣時定子繞組溫升極限應(yīng)不超過105K；
YR電機(jī)集電環(huán)的溫升極限（溫度計(jì)法）應(yīng)不超過80K；
電機(jī)軸承的容許溫度（溫度計(jì)法或埋置檢溫計(jì)法）對滾動軸承應(yīng)不超過95℃；
對滑動軸承（出油溫度不高于65℃時）應(yīng)不超過80℃或按雙方協(xié)議。
電機(jī)溫升說明：電機(jī)某一部分的溫升為該部分溫度冷卻介質(zhì)溫度之差，單位為K。電機(jī)溫升包括定、轉(zhuǎn)子繞組溫升，定、轉(zhuǎn)子鐵心溫升；集電環(huán)溫升及軸承允許溫度（前面已作說明）。B級電機(jī)繞組溫升限制為80K；F級電機(jī)按B級考核亦為80K；按F級考核則為105K，按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，B級絕緣材料可長期承受的工作溫度是130℃，F(xiàn)級可長期承受155℃，按電機(jī)實(shí)際運(yùn)行最高環(huán)溫40℃計(jì)算，則電機(jī)允許工作溫度為：
B級時≤120℃（環(huán)溫40℃+溫升80 ）＜130℃
F級時≤145℃（環(huán)溫40℃+溫升105）＜155℃