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“溫升"是衡量和評(píng)價(jià)電機(jī)發(fā)熱程度的重要參數(shù),電機(jī)額定負(fù)載時(shí)熱平衡狀態(tài)下測(cè)得。終端客戶感知電機(jī)好壞,慣常做法就是摸電機(jī),看殼體溫度如何,雖不準(zhǔn)確卻也大體把脈了電機(jī)溫升狀況。
電機(jī)發(fā)生故障時(shí),最為顯著的初始特征就是“手感"溫升異常:“溫升"突然增大或超過(guò)正常工作溫度。這時(shí)若能及時(shí)采取措施,至少可以避免大的財(cái)產(chǎn)損失,甚至躲過(guò)一場(chǎng)災(zāi)難。
溫升是電機(jī)工作溫度與環(huán)境溫度的差值,是由電機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)熱引起。運(yùn)行中的電機(jī)鐵芯處在交變磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生鐵損,繞組通電后會(huì)產(chǎn)生銅損,還有其它雜散損耗等,這些都會(huì)使電機(jī)溫度升高。
電機(jī)在發(fā)熱的同時(shí)也會(huì)散熱,當(dāng)發(fā)熱與散熱相等時(shí)即達(dá)到平衡狀態(tài),溫度不再上升而穩(wěn)定在一個(gè)水平上,也就是我們常說(shuō)的熱穩(wěn)定。
當(dāng)發(fā)熱增加或散熱減少時(shí)都會(huì)打破平衡,使溫度繼續(xù)上升,擴(kuò)大溫差,我們就必須增采取散熱措施,使電機(jī)在另一個(gè)較高的溫度下再度達(dá)到新的平衡。但這時(shí)的溫差即溫升已比以前增大了(公眾號(hào):泵管家),所以說(shuō)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(shuō)明電機(jī)有故障,或風(fēng)道阻塞或負(fù)荷太重。
對(duì)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(wú)關(guān),但實(shí)際上還是與環(huán)境溫度、海拔等因素有一定關(guān)系。
● 當(dāng)氣溫下降時(shí),由于繞組電阻下降,銅耗會(huì)減少,因此正常電機(jī)的溫升會(huì)稍許降低。
● 對(duì)自冷電機(jī),環(huán)境溫度每增10℃,溫升會(huì)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(duì)大型電機(jī)和封閉電機(jī)影響較大,無(wú)論電機(jī)設(shè)計(jì)者還是使用者都應(yīng)該清楚該問(wèn)題。
● 空氣濕度每高10%,因?qū)釛l件會(huì)改善,溫升可降0.07~0.4℃??諝鉂穸仍黾拥耐瑫r(shí)又衍生出另一個(gè)問(wèn)題,就是電機(jī)非運(yùn)行狀態(tài)下的防潮問(wèn)題,針對(duì)于溫?zé)岘h(huán)境,我們就必須采取措施避免電機(jī)繞組受潮,按照濕熱帶環(huán)境工況設(shè)計(jì)和維護(hù)。
● 電機(jī)在高海拔環(huán)境運(yùn)行時(shí),海拔以1000m為標(biāo)準(zhǔn),每升100m,溫升增加其極限值的1%。該問(wèn)題是設(shè)計(jì)人員必須考慮的問(wèn)題,我們型式試驗(yàn)的溫升值并不能代表實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),也就是說(shuō)對(duì)于高原環(huán)境電機(jī),應(yīng)通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)的積累,適度提高其指標(biāo)裕度。
對(duì)于電機(jī)生產(chǎn)廠家,更關(guān)注電機(jī)的溫升,但對(duì)于電機(jī)使用終端客戶,則更直觀的關(guān)注電機(jī)溫度;一臺(tái)好的電機(jī)產(chǎn)品,應(yīng)同時(shí)兼顧溫升與溫度,確保電機(jī)的性能指標(biāo)及壽命符合要求。
某一點(diǎn)的溫度與參考(或基準(zhǔn))溫度之差稱為溫升。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;溫升是一個(gè)相對(duì)值。
在允許的范圍內(nèi)及其所分的等級(jí)即電機(jī)的耐熱等級(jí)。如果超過(guò)這個(gè)限度,絕緣材料的壽命就急劇縮短,甚至?xí)龤?。這個(gè)溫度限度,稱為絕緣材料的允許溫度。
電機(jī)在額定負(fù)載下長(zhǎng)期運(yùn)行達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),電機(jī)各部件溫升的最高允許極限,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。但從客觀的角度分析,電機(jī)的實(shí)際溫度對(duì)軸承、潤(rùn)滑脂等有直接的關(guān)系,所以,應(yīng)綜合考量這些關(guān)聯(lián)因素。
電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí),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、損耗功率就會(huì)越大,電機(jī)溫度就會(huì)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(gè)限度,在這個(gè)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。
絕緣等級(jí)表示絕緣結(jié)構(gòu)的最高允許工作溫度等級(jí),電機(jī)在這樣的溫度下,能在預(yù)定的使用期內(nèi)維持其性能。
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(shí)繞組絕緣中最熱點(diǎn)的溫度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),在實(shí)際情況下環(huán)境溫度和溫升均不會(huì)長(zhǎng)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(zhǎng)期接近或超過(guò)材料的極限工作溫度,則絕緣的老化會(huì)加劇,壽命也會(huì)大大縮短。
所以電機(jī)在運(yùn)行中,工作溫度是壽命的主要和關(guān)鍵因素。也就是說(shuō)關(guān)注電機(jī)溫升指標(biāo)的同時(shí)應(yīng)充分考慮電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況,按照工況的嚴(yán)酷程度,預(yù)留足夠的設(shè)計(jì)裕度。
電機(jī)電磁線、絕緣材料、絕緣結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用實(shí)體,與制造工藝裝備、技術(shù)指導(dǎo)文件緊密相關(guān),是工廠最為機(jī)密的技術(shù)。在電機(jī)安全評(píng)價(jià)中,將絕緣系統(tǒng)作為一項(xiàng)關(guān)鍵的綜合評(píng)價(jià)對(duì)象。
絕緣性能是電機(jī)非常關(guān)鍵的性能指標(biāo),綜合反映了電機(jī)的安全運(yùn)行性能和設(shè)計(jì)制造水平。
在電機(jī)方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),首要考慮的是采用怎樣的絕緣系統(tǒng),該絕緣系統(tǒng)是否與工廠的工藝裝備水平匹配,在行業(yè)中是還是落后。特別要強(qiáng)調(diào)的是量力而行最為重要,否則工藝裝備水平達(dá)不到的情況下一味追求,再先進(jìn)的絕緣系統(tǒng)也制造不出絕緣性能可靠的電機(jī)來(lái)。
● 電磁線選擇的符合性。電機(jī)電磁線的選擇應(yīng)與電機(jī)絕緣等級(jí)相匹配;對(duì)于變頻調(diào)速電機(jī)還要考慮電暈對(duì)電機(jī)的影響。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證實(shí),厚漆膜電機(jī)線可以適度包容電機(jī)溫度以及溫升的一些影響,但電磁線的耐熱等級(jí)更重要。這是不少設(shè)計(jì)人員容易錯(cuò)覺(jué)的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。
● 復(fù)合材料的選擇必須嚴(yán)格控制。在一個(gè)電機(jī)廠檢查時(shí)發(fā)現(xiàn),因材料短缺的問(wèn)題,生產(chǎn)工人會(huì)用低于圖樣要求的材料代用,這種代用導(dǎo)致電機(jī)存在極大的質(zhì)量隱患。
● 對(duì)于軸承系統(tǒng)的影響。電機(jī)溫升是一個(gè)相對(duì)值,但電機(jī)溫度則是一個(gè)絕對(duì)值,電機(jī)溫度較高時(shí),通過(guò)軸直接傳到軸承的溫度會(huì)更高,如果是通用型軸承,則軸承很容易失效,再加上潤(rùn)滑脂的流失和失效,則電機(jī)很容易出現(xiàn)軸承系統(tǒng)問(wèn)題,直接導(dǎo)致電機(jī)故障,甚至是致命性的匝間或過(guò)載。
● 電機(jī)的使用工況。是電機(jī)設(shè)計(jì)初期必須考慮到的問(wèn)題,按照高溫環(huán)境測(cè)算電機(jī)的工作溫度,對(duì)于高原環(huán)境電機(jī),實(shí)際的電機(jī)溫升要高于試驗(yàn)溫升值。
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