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維修技術(shù)
電機(jī)絕緣等級如何劃分?
內(nèi)容簡介:電機(jī)的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。
一到夏季,電工們?yōu)殡妱訖C(jī)過熱而煩惱。但大家都知道衡量電動機(jī)發(fā)熱程度是用“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問題。 
例如一臺A級絕緣的電動機(jī),溫升限度為50℃,那么: 
1、當(dāng)氣溫為15℃而繞組溫度為80℃時,電動機(jī)能否繼續(xù)運行?一種回答是,當(dāng)然行:理由是 :雖然溫升超過了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(dāng)氣溫為45℃(如夏季露天或高溫車間)而電動機(jī)繞組溫度為95℃時。電動機(jī)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 
電機(jī)的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。 
所謂電機(jī)絕緣材料的極限工作溫度,系指電動機(jī)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(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。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(yán)重縮短。所以電動機(jī)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(jī)與環(huán)境的溫度差,是由電動機(jī)發(fā)熱引起的。運行中的電動機(jī)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(jī)溫度升高。另一方面電動機(jī)也會散熱,當(dāng)發(fā)熱與散熱相等時即達(dá)到平衡狀態(tài),溫度不再上升而穩(wěn)定在一個水平上。當(dāng)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(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。 所以說溫升是電動機(jī)設(shè)計及運行中的一項重要指標(biāo),標(biāo)志著電動機(jī)的發(fā)熱程度。在運行中, 如電動機(jī)溫升突然增大,說明電動機(jī)有故障,風(fēng)道阻塞或負(fù)荷太重。 
三、溫升與氣溫等因素的關(guān)系 
由于各地各時的環(huán)境溫度不相同,因此必須規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境溫度。我國早期設(shè)計的電動機(jī)均采用35℃,而從1965年后設(shè)計的J2、JO2和Y系列電動機(jī)則用40℃。 
對于正常運行的電動機(jī),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(jī) ,當(dāng)環(huán)境溫度降到10℃時,并不意味著溫升允許擴(kuò)大到80℃。有人認(rèn)為只要繞組溫度不超過規(guī)定的90℃即可。這不全對,如負(fù)荷未增加,而溫升達(dá)到80℃,這說明電動機(jī)本身出了故障 。 
那么,額定負(fù)載下運行的電動機(jī)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,正常電動機(jī)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(jī)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(jī)和封閉電動機(jī)影響較大。 
3、空氣濕度升高10%,因?qū)岣纳疲瑴厣山?.07~0.38℃,平均為0,19℃。 
4、海拔以1000m為標(biāo)準(zhǔn),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級的最高允許工作溫度是90℃呢?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、小電動機(jī)現(xiàn)場應(yīng)用最廣。對低電阻繞組,此法比電阻法準(zhǔn)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(jī)中使用酒精溫度計。 
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(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。大型電動機(jī)常采用此法來監(jiān)視電動機(jī)的運行溫度。在100~200℃范圍內(nèi)銅或鉑電阻溫度計較準(zhǔn)確,而熱電偶不常用 。 
另外,封閉扇冷式電動機(jī)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(jī)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℃。對于封閉式電動機(jī),溫度計可插入機(jī)座的吊環(huán)螺孔與鐵心接解。 
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。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,一般以不危及鄰近絕緣為限。可預(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,說明電動機(jī)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(fù)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(fù)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(jī)溫度超過最大允許工作溫度。這種現(xiàn)象說明電動機(jī)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(fù)荷運行。 
    2、在額定負(fù)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(jī)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(fù)載太重(超過10%),電動機(jī)與機(jī)械配合不當(dāng);內(nèi)部原因有;單相運行、匝間短路、相間短路、定子接地、風(fēng)扇損壞或未緊固、風(fēng)道阻塞、軸承損壞,定轉(zhuǎn)子相擦、電動機(jī)與電纜接頭發(fā)熱(特別是銅鋁或鋁鋁連接)、電動機(jī)受腐蝕或受潮等。此外,從理論上講電動機(jī)均可正反轉(zhuǎn),但有些電動機(jī)的風(fēng)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。
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