电机的温升及其相关知识

对于电机而言，衡量其发热程度的指标是温升，当温升突然增大或者超过工作温度的时候，说明电机已经发生了故障。

下面从一些基本概念开始对电机的温升进行讨论。

绝缘材料：
　　绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C7个等级，其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。
　　所谓绝缘材料的极限工作温度，系指电机在设计预期寿命内，运行时绕组绝缘中热点的温度。一般而言，A级材料在105℃、B级材料在130℃的情况下寿命可达10年，但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。如果运行温度长期超过材料的极限工作温度，则绝缘的老化加剧，寿命大大缩短。所以电机在运行中，温度是寿命的主要因素之一。

温升：

　　温升是电机与环境的温度差，是由电机发热引起的。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。另一方面电机也会散热。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。当发热增加或散热减少时就会破坏平衡，　使温度继续上升，扩大温差，则增加散热，在另一个较高的温度下达到新的平衡。但这时的温差即温升已比以前增大了，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，但实际上还是受环境温度等因素影响的。
(1) 当气温下降时，正常电机的温升会稍许减少。　这是因为绕组电阻R下降，铜耗减少。温度每降1℃，R约降0.4%。
(2) 对自冷电机，环境温度每增10℃，则温升增加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。
(3) 空气湿度每高10%，因导热改善，温升可降0.07～0.38℃，平均为0.19℃。
(4) 海拔以1 000 m为标准，每升100 m,温升增加温升极限值的1%。
极限工作温度与允许工作温度：
　　通常说A级的极限工作温度为105℃，A级的允许工作温度是90℃。那么，极限工作温度与允许工作温度有何不同？其实，这与测量方法有关，不同的测量方法，其反映出的数值不同，含义也不一样。
(1) 温度计法 其测量结果反映的是绕组绝缘的局部表面温度。这个数字平均比绕组绝缘的实际温度即“热点”低15℃左右。该法简单，在中、小电机现场应用广。
(2) 电阻法 其测量结果反映的是整个绕组铜线温度的平均值。该数比实际温度按不同的绝缘等级降低5～15℃。该法是测出导体的冷态及热态电阻，按有关公式算出平均温升。
(3) 埋置温度计试验时将铜或铂电阻温度计或热电偶埋置在绕组、铁心或其它需要测量预期温度的部件里。其测量结果反映出测温元件接触处的温度。大型电机常采用此法来监视电机的运行温度。
　　各种测量方法所测量到的温度与实际温度都有一定差值，因此需将绝缘材料的“极限工作温度”减去此差值才是“允许工作温度”。

电机各部位的温度限度：
(1) 与绕组接触的铁心温升(温度计法)应不超过所接触的绕组绝缘的温升限度(电阻法)，即A级为60℃，E级为75℃，B级为80℃，F级为100℃，H级为125℃。
(2) 滚动轴承温度应不超过95℃，滑动轴承的温度应不超过80℃。因温度太高会使油质发生变化和破坏油膜。
(3) 机壳温度实践中往往以不烫手为准。
(4) 鼠笼转子表面杂散损耗很大，温度较高，一般以不危及邻近绝缘为限。可预先刷上不可逆变色漆来估计。

电机发热故障的排除：

　　当电机温度超过工作温度或温升超过规定或温升虽然未超过规定，但在低负荷时温升突然增大时，说明电机有故障，其判断和排除方法是：
(1) 在额定负荷下温升未超过温升限度，仅由于环境温度超过40℃，而使电机温度超过允许工作温度。这种现象说明电机本身是正常的。解决的办法是用人工方法使环境温度下降，如办不到，则必须减负载运行。
(2) 在额定负载下温升超出铭牌规定。　不管什么情况，均属电机有故障，必须停机检查，特别对温升突然变大更要注意。其外部原因有：电网电压太低或线路压降太大(超过10%)，负载太重(超过10%)，电机与机械配合不当；内部原因有：单相运行、匝间短路、相间短路、定子接地、风扇损坏或未固紧、风道阻塞、轴承损坏，定转子相擦、电机与电缆接头发热(特别是铜铝或铝铝连接)、电机受腐蚀或受潮等。此外，从理论上讲电机均可正反转，但有些电机的风扇有方向性，如反了，温升会超出许多。总之，必须针对各种具体情况，排除故障。