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電機(jī)絕緣等級與溫度的關(guān)系

一到夏季,電工們?yōu)殡娔铑^過熱而煩惱。但大家都知道衡量電念頭發(fā)燒程度是用“溫升”而不是用“溫度”。一些初學(xué)者為此在實踐中提出了各種題目。


 

例如一臺A級絕緣的電念頭,溫升限度為50℃,那么:


 

1、當(dāng)氣溫為15℃而繞組溫度為80℃時,電動性能否繼承運(yùn)行?一種回答是,當(dāng)然行:理由是 :固然溫升超過了50℃達(dá)65℃,但繞組溫度并未超過A組絕緣的最高答應(yīng)工作溫度90℃。而另一種回答是不行,由于溫升超過了。


 

2、當(dāng)氣溫為45℃(如夏季露天或高溫車間)而電念頭繞組溫度為95℃時。電動性能否繼承運(yùn)行?同樣有兩種意見:一說不行,而另一說可以。后者理由是銘牌上不是說溫升限度為50℃ 嗎?并未超過此值。類似上述題目的產(chǎn)生都是因為對溫升、溫度、絕緣的耐熱及發(fā)燒與散熱的平衡等沒有明確的概念所致。


 

一、絕緣材料的耐熱等級


 

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,系指電念頭在設(shè)計預(yù)期壽命內(nèi),運(yùn)行時繞組絕緣中最熱門的溫度。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(dá)10年,但在實際情況下環(huán)境溫度和溫升均不會長期達(dá)設(shè)計值,因此一般壽命在15~20年。假如運(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,壽命嚴(yán)峻縮短。所以電念頭在運(yùn)行中,溫度是壽命的主要因素之一。


 

二、溫升


 

溫升是電念頭與環(huán)境的溫度差,是由電念頭發(fā)燒引起的。運(yùn)行中的電念頭鐵心處在交變磁場中會產(chǎn)生鐵損。繞組通電后會產(chǎn)生銅損。還有其他雜散損耗等。這些都會使電念頭溫度升高。另一方面電念頭也會散熱,當(dāng)發(fā)燒與散熱相等時即達(dá)到平衡狀態(tài),溫度不再上升而不亂在一個水平上。當(dāng)發(fā)燒增加或散熱減少時就會破壞平衡,使溫度繼承上升,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前增大了。 所以說溫升是電念頭設(shè)計及運(yùn)行中的一項重要指標(biāo),標(biāo)志著電念頭的發(fā)燒程度。在運(yùn)行中, 如電念頭溫升溘然增大,說明電念頭有故障,風(fēng)道梗阻或負(fù)荷太重。


 

三、溫升與氣溫等因素的關(guān)系


 

因為各地各時的環(huán)境溫度不相同,因此必需劃定尺度的環(huán)境溫度。我國早期設(shè)計的電念頭均采用35℃,而從1965年后設(shè)計的J2、JO2和Y系列電念頭則用40℃。


 

對于正常運(yùn)行的電念頭,在額定負(fù)荷下其溫升應(yīng)與環(huán)境溫度的高低無關(guān),且當(dāng)環(huán)境溫度低于40℃(或35℃)時,其運(yùn)行溫升也不答應(yīng)超出銘牌額定值。如一臺正在運(yùn)行的A級絕緣電念頭 ,當(dāng)環(huán)境溫度降到10℃時,并不意味著溫升答應(yīng)擴(kuò)大到80℃。有人以為只要繞組溫度不超過劃定的90℃即可。這不全對,如負(fù)荷未增加,而溫升達(dá)到80℃,這說明電念頭本身出了故障 。


 

那么,額定負(fù)載下運(yùn)行的電念頭溫升是否與氣溫等因素毫無關(guān)系呢:不!是稍有影響的。


 

1、氣溫下降時,正常電念頭的溫升會稍許減少。這是由于繞組電阻R下降,銅耗減少。溫度每降1℃,R約降0.4%。


 

2、自冷電念頭的環(huán)境溫度每增10℃,則溫升增1.5~3℃。這是由于繞組銅損隨氣溫上升而增加。氣溫變化對大型電念頭和封鎖電念頭影響較大。


 

3、空氣濕度升高10%,因?qū)岣纳?,溫升可?.07~0.38℃,均勻為0,19℃。


 

4、海拔以1000m為尺度,每升100m,溫升增加溫升極限值的1%。


 

四、極限工作溫度與最高工作溫度


 

細(xì)心人會看出矛盾:為什么一會兒說A級的極限工作溫度為105℃,一會兒又說A級的最高答應(yīng)工作溫度是90℃呢?這與丈量方法有關(guān)。不同的丈量方法,其反映出的數(shù)值不同,含義也不一樣。


 

1、溫度計法其測結(jié)果反映的是繞組絕緣的局部表面溫度。這個數(shù)字均勻比繞組絕緣的實際最高溫度即“最熱門”低15℃左右。該法最簡樸,在中、小電念頭現(xiàn)場應(yīng)用最廣。對低電阻繞組,此法比電阻法正確。因為水銀溫度計在交變磁場中會因渦流損耗發(fā)燒,故在交流電念頭中使用酒精溫度計。


 

2、電阻法 其丈量結(jié)果反映的是整個繞組銅線溫度的均勻值。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)公式算出均勻溫升。


 

3、埋置檢測溫度計試驗時將銅或鉑電阻溫度計或熱電偶埋置在繞組、鐵心或其他需要丈量預(yù)期溫度最高的部件里。其丈量結(jié)果反映出測溫元件接觸處的溫度。大型電念頭常采用此法來監(jiān)督電念頭的運(yùn)行溫度。在100~200℃范圍內(nèi)銅或鉑電阻溫度計較正確,而熱電偶不常用 。


 

另外,封鎖扇冷式電念頭用電阻法測得的溫度比溫度計法測得的高0~15%;防護(hù)式高10%~2 0%。而電阻法與預(yù)埋銅電阻檢溫計相差±5%。


 

綜上所述,各種丈量方法所丈量到的溫度與實際最高溫度都有差值,不能真正反映出絕緣材料的實際最高溫度,因此需將絕緣材料的“極限工作溫度”減去此差值才是“最高答應(yīng)工作溫度”。


 

五、電念頭各部位的溫度限度


 

1、與繞組級接觸的鐵心溫升(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℃。對于封鎖式電念頭,溫度計可插入機(jī)座的吊環(huán)螺孔與鐵心接解。


 

2、動彈軸承溫度應(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。溫度計應(yīng)插近滾珠軸承外圈或滑動軸承下軸瓦。如測軸承蓋溫度,其值比外圈低15%~25%。如測油池上層油溫,其值比軸瓦低15℃。


 

3、機(jī)殼溫度實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,一般以不危及臨近絕緣為限??深A(yù)先刷上不可 逆變色漆來估計。


 

六、故障的排除


 

當(dāng)發(fā)生下列任一種情況時,說明電念頭有故障:


 

1、溫度超過最高工作溫度。


 

2、溫升超過劃定或溫升固然未超過劃定,但在低負(fù)荷時溫升溘然增大。


 

這兩類故障的判定和排除方法是:


 

1、在額定負(fù)荷下溫升未超過溫升限度,僅因為環(huán)境溫度超過40℃而使電念頭溫度超過最大答應(yīng)工作溫度。這種現(xiàn)象說明電念頭本身是正常的。解決的辦法是用人工方法使環(huán)境溫度下降,如辦不到,則必需減負(fù)荷運(yùn)行。


 

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