关于电机温度和温升
发布日期：2024-04-05 08:15:55
“温升”是衡量和评价电机发热程度的重要参数，电机额定负载时热平衡状态下测得。终端客户感知电机好坏，惯常做法就是摸电机，看壳体温度如何，虽不准确却也大体把脉了电机温升状况。电机发生故障时，最为显著的初始特征就是“手感”温升异常：“温升”突然增大或超过正常工作温度。这时若能及时采取措施，至少可以避免大的财产损失，甚至躲过一场灾难。电机温升温升是电机工作温度与环境温度的差值，是由电机运行时发热引起。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。电机在发热的同时也会散热，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，也就是我们常说的热稳定。当发热增加或散热减少时都会打破平衡，使温度继续上升，扩大温差，我们就必须增采取散热措施，使电机在另一个较高的温度下再度达到新的平衡。但这时的温差即温升已比以前增大了(公众号:泵管家)，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。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，但实际上还是与环境温度、海拔等因素有一定关系。● 当气温下降时，由于绕组电阻下降，铜耗会减少，因此正常电机的温升会稍许降低。● 对自冷电机，环境温度每增10℃，温升会增加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，无论电机设计者还是使用者都应该清楚该问题。● 空气湿度每高10%，因导热条件会改善，温升可降0.07~0.4℃。空气湿度增加的同时又衍生出另一个问题，就是电机非运行状态下的防潮问题，针对于温热环境，我们就必须采取措施避免电机绕组受潮，按照湿热带环境工况设计和维护。● 电机在高海拔环境运行时，海拔以1000m为标准，每升100m，温升增加其极限值的1%。该问题是设计人员必须考虑的问题，我们型式试验的温升值并不能完全代表实际运行状态，也就是说对于高原环境电机，应通过实际数据的积累，适度提高其指标裕度。温升与温度对于电机生产厂家，更关注电机的温升，但对于电机使用终端客户，则更直观的关注电机温度；一台好的电机产品，应同时兼顾温升与温度，确保电机的性能指标及寿命符合要求。某一点的温度与参考（或基准）温度之差称为温升。也可以称某一点温度与参考温度之差。电机某部件与周围介质温度之差，称电机该部件的温升；温升是一个相对值。耐热等级在允许的范围内及其所分的等级即电机的耐热等级。如果超过这个限度，绝缘材料的寿命就急剧缩短，甚至会烧毁。这个温度限度，称为绝缘材料的允许温度。电机温升限度电机在额定负载下长期运行达到热稳定状态时，电机各部件温升的最高允许极限，称温升限度。绝缘材料的允许温度，就是电机的允许温度；绝缘材料的寿命，一般就是电机的寿命。但从客观的角度分析，电机的实际温度对轴承、润滑脂等有直接的关系，所以，应综合考量这些关联因素。电机负载运行时，从尽量发挥它的作用出发，所带负载即输出功率越大越好（若不考虑机械强度）。但是输出功率越大、损耗功率就会越大，电机温度就会越高。我们知道，电机内耐温最薄弱的东西是绝缘材料，如漆包线。绝缘材料耐温有个限度，在这个限度内，绝缘材料的物理、化学、机械、电气等各方面性能都很稳定，其工作寿命一般约为20年。绝缘等级绝缘等级表示绝缘结构的最高允许工作温度等级，电机在这样的温度下，能在预定的使用期内维持其性能。绝缘等级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，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。如果运行温度长期接近或超过材料的极限工作温度，则绝缘的老化会加剧，寿命也会大大缩短。所以电机在运行中，工作温度是寿命的主要和关键因素。也就是说关注电机温升指标的同时应充分考虑电机的实际运行工况，按照工况的严酷程度，预留足够的设计裕度。绝缘系统电机电磁线、绝缘材料、绝缘结构的综合应用实体，与制造工艺装备、技术指导文件紧密相关，是工厂最为机密的技术。在电机安全评价中，将绝缘系统作为一项关键的综合评价对象。绝缘性能绝缘性能是电机非常关键的性能指标，综合反映了电机的安全运行性能和设计制造水平。在电机方案设计环节，首要考虑的是采用怎样的绝缘系统，该绝缘系统是否与工厂的工艺装备水平匹配，在行业中是领先还是落后。特别要强调的是量力而行最为重要，否则工艺装备水平达不到的情况下一味追求领先，再先进的绝缘系统也制造不出绝缘性能可靠的电机来。这些问题我们必须兼顾● 电磁线选择的符合性。电机电磁线的选择应与电机绝缘等级相匹配；对于变频调速电机还要考虑电晕对电机的影响。实际经验证实，厚漆膜电机线可以适度包容电机温度以及温升的一些影响，但电磁线的耐热等级更重要。这是不少设计人员容易错觉的一个常见问题。● 复合材料的选择必须严格控制。在一个电机厂检查时发现，因材料短缺的问题，生产工人会用低于图样要求的材料代用，这种代用导致电机存在极大的质量隐患。● 对于轴承系统的影响。电机温升是一个相对值，但电机温度则是一个绝对值，电机温度较高时，通过轴直接传到轴承的温度会更高，如果是通用型轴承，则轴承很容易失效，再加上润滑脂的流失和失效，则电机很容易出现轴承系统问题，直接导致电机故障，甚至是致命性的匝间或过载。● 电机的使用工况。是电机设计初期必须考虑到的问题，按照高温环境测算电机的工作温度，对于高原环境电机，实际的电机温升要高于试验温升值。
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