電機繞組溫度與溫升概念的基本說明

大家都知道衡量電機發(fā)熱程度是用“溫升”而不是用“溫度”來衡量的，當“溫升”突然增大或超過最高工作溫度時，說明電機已發(fā)生故障。下面就一些基本概念給出基本說明。

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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、C7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，系指電機在設(shè)計預(yù)期壽命內(nèi)，運行時繞組絕緣中最熱點的溫度。根據(jù)經(jīng)驗，A級材料在105℃、B級材料在130℃的情況下壽命可達10年，但在實際情況下環(huán)境溫度和溫升均不會長期達設(shè)計值，因此一般壽命在15～20年。如果運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。所以電機在運行中，溫度是影響繞組使用壽命的主要因素之一。

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溫升

溫升是電機與環(huán)境的溫度差，是由電機發(fā)熱引起的。運行中的電機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。這些都會使電機溫度升高。另一方面電機也會散熱。當發(fā)熱與散熱相等時即達到平衡狀態(tài)，溫度不再上升而穩(wěn)定在一個水平上。

當發(fā)熱增加或散熱減少時就會破壞平衡，使溫度繼續(xù)上升，擴大溫差，則增加散熱，在另一個較高的溫度下達到新的平衡。但這時的溫差即溫升已比以前增大了，所以說溫升是電機設(shè)計及運行中的一項重要指標，標志著電機的發(fā)熱程度，在運行中，如電機溫升突然增大，說明電機有故障，或風道阻塞或負荷太重。

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溫升與氣溫等因素的關(guān)系

對于正常運行的電機，理論上在額定負荷下其溫升應(yīng)與環(huán)境溫度的高低無關(guān)，但實際上還是受環(huán)境溫度等因素影響的。

（1）當氣溫下降時，正常電機的溫升會稍許減少。這是因為繞組電阻R下降，銅耗減少。溫度每降1℃，R約降0.4%。

（2）對自冷電機，環(huán)境溫度每增10℃，則溫升增加1.5～3℃。這是因為繞組銅損隨氣溫上升而增加。所以氣溫變化對大型電機和封閉電機影響較大。

（3）空氣濕度每高10%，因?qū)岣纳疲瑴厣山?.07～0.38℃，平均為0.19℃。

（4）海拔以1000 m為標準，每升100m，溫升增加溫升極限值的1%。

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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，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際最高溫度即“最熱點”低15℃左右。該法最簡單，在中、小電機現(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）埋置溫度計試驗時將銅或鉑電阻溫度計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。大型電機常采用此法來監(jiān)視電機的運行溫度。

各種測量方法所測量到的溫度與實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”。

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電機各部位的溫度限度

（1）與繞組接觸的鐵心溫升（溫度計法）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） 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?？深A(yù)先刷上不可逆變色漆來估計。

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電機發(fā)熱故障的排除

當電機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，但在低負荷時溫升突然增大時，說明電機有故障，其判斷和排除方法是：

（1）在額定負荷下溫升未超過溫升限度，僅由于環(huán)境溫度超過40℃，而使電機溫度超過最大允許工作溫度。這種現(xiàn)象說明電機本身是正常的。解決的辦法是用人工方法使環(huán)境溫度下降，如辦不到，則必須減負載運行。

（2）在額定負載下溫升超出銘牌規(guī)定。

不管什么情況，均屬電機有故障，必須停機檢查，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%），負載太重（超過10%），電機與機械配合不當；內(nèi)部原因有：單相運行、匝間短路、相間短路、定子接地、風扇損壞或未固緊、風道阻塞、軸承損壞，定轉(zhuǎn)子相擦、電機與電纜接頭發(fā)熱（特別是銅鋁或鋁鋁連接）、電機受腐蝕或受潮等。

此外，從理論上講電機均可正反轉(zhuǎn)，但有些電機的風扇有方向性，如反了，溫升會超出許多。總之，必須針對各種具體情況，排除故障。

★附補充資料（各絕緣等級材料繞組溫升允許值對照表）

電動機的絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級，分A、E、B、F、H級。允許溫升是指電動機的溫度與周圍環(huán)境溫度相比升高的限度。

絕緣的溫度等級 A級 E級 B級 F級 H級

最高允許溫度（℃） 105 120 130 155 180

繞組溫升限值（K） 60 75 80 100 125

性能參考溫度（℃） 80 95 100 120 145

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