電動機的溫度與溫升

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一到夏季，電工們?yōu)殡妱訖C過熱而煩惱。但大家都知道衡量電動機發(fā)熱程度是用“溫升”而不是用“溫度”。一些初學者為此在實踐中提出了各種問題。

例如一臺A級絕緣的電動機，溫升限度為50℃，那么：

1、當氣溫為15℃而繞組溫度為80℃時，電動機能否繼續(xù)運行?一種回答是，當然行：理由是 ：雖然溫升超過了50℃達65℃，但繞組溫度并未超過A組絕緣的最高允許工作溫度90℃。而另一種回答是不行，因為溫升超過了。

2、當氣溫為45℃（如夏季露天或高溫車間）而電動機繞組溫度為95℃時。電動機能否繼續(xù)運行?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。類似上述問題的產(chǎn)生都是由于對溫升、溫度、絕緣的耐熱及發(fā)熱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，系指電動機在設計預期壽命內(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，壽命嚴重縮短。所以電動機在運行中，溫度是壽命的主要因素之一。

二、溫升

溫升是電動機與環(huán)境的溫度差，是由電動機發(fā)熱引起的。運行中的電動機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。這些都會使電動機溫度升高。另一方面電動機也會散熱，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前增大了。 所以說溫升是電動機設計及運行中的一項重要指標，標志著電動機的發(fā)熱程度。在運行中，如電動機溫升突然增大，說明電動機有故障，風道阻塞或負荷太重。

三、溫升與氣溫等因素的關系

由于各地各時的環(huán)境溫度不相同，因此必須規(guī)定標準的環(huán)境溫度。我國早期設計的電動機均采用35℃，而從1965年后設計的J₂、JO2和Y系列電動機則用40℃。

對于正常運行的電動機，在額定負荷下其溫升應與環(huán)境溫度的高低無關，且當環(huán)境溫度低于40℃（或35℃）時，其運行溫升也不允許超出銘牌額定值。如一臺正在運行的A級絕緣電動機 ，當環(huán)境溫度降到10℃時，并不意味著溫升允許擴大到80℃。有人認為只要繞組溫度不超過規(guī)定的90℃即可。這不全對，如負荷未增加，而溫升達到80℃，這說明電動機本身出了故障 。

那么，額定負載下運行的電動機溫升是否與氣溫等因素毫無關系呢：不!是稍有影響的。

1、氣溫下降時，正常電動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、自冷電動機的環(huán)境溫度每增10℃，則溫升增1.5～3℃。這是因為繞組銅損隨氣溫上升而增加。氣溫變化對大型電動機和封閉電動機影響較大。

3、空氣濕度升高10%，因導熱改善，溫升可降0.07～0.38℃，平均為0,19℃。

4、海拔以1000m為標準，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級的最高允許工作溫度是90℃呢?這與測量方法有關。不同的測量方法，其反映出的數(shù)值不同，含義也不一樣。

1、溫度計法其測結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、小電動機現(xiàn)場應用最廣。對低電阻繞組，此法比電阻法準確。由于水銀溫度計在交變磁場中會因渦流損耗發(fā)熱，故在交流電動機中使用酒精溫度計。

2、電阻法 其測量結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℃。該法是測出導體的冷態(tài)及熱態(tài)電阻，按有關公式算出平均溫升。

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、鐵心或其他需要測量預期溫度最高的部件里。其測量結果反映出測溫元件接觸處的溫度。大型電動機常采用此法來監(jiān)視電動機的運行溫度。在100～200℃范圍內(nèi)銅或鉑電阻溫度計較準確，而熱電偶不常用 。

另外，封閉扇冷式電動機用電阻法測得的溫度比溫度計法測得的高0～15%；防護式高10%～2 0%。而電阻法與預埋銅電阻檢溫計相差±5%。

綜上所述，各種測量方法所測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“最高允許工作溫度”。

五、電動機各部位的溫度限度

1、與繞組級接觸的鐵心溫升(度計法)應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級為100℃，H級為125℃。對于封閉式電動機，溫度計可插入機座的吊環(huán)螺孔與鐵心接解。

2、滾動軸承溫度應不超過95℃，滑動軸承的溫度應不超過80。因溫度太高會使油質發(fā)生變化和破壞油膜。溫度計應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、機殼溫度實踐中往往以不燙手為準。

4、鼠籠轉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。可預先刷上不可逆變色漆來估計。

六、故障的排除

當發(fā)生下列任一種情況時，說明電動機有故障：

1、溫度超過最高工作溫度。

2、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。

這兩類故障的判斷和排除方法是：

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℃而使電動機溫度超過最大允許工作溫度。這種現(xiàn)象說明電動機本身是正常的。解決的辦法是用人工方法使環(huán)境溫度下降，如辦不到，則必須減負荷運行。

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%），電動機與機械配合不當；內(nèi)部原因有；單相運行、匝間短路、相間短路、定子接地、風扇損壞或未緊固、風道阻塞、軸承損壞，定轉子相擦、電動機與電纜接頭發(fā)熱（特別是銅鋁或鋁鋁連接）、電動機受腐蝕或受潮等。此外，從理論上講電動機均可正反轉，但有些電動機的風扇有方向性，如反了，溫升會超出許多?？傊?，必須針對各種具體情況，排除故障。