防爆電機(jī)溫升的機(jī)理解讀
發(fā)布日期:2020年02月11日 信息來源：http://m.husc.cn 點(diǎn)擊數(shù)：
防爆電機(jī)運(yùn)行時(shí)要產(chǎn)生損耗，這些損耗都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽闺姍C(jī)各部分的溫度升高。通俗的講，電機(jī)某部件的溫度與周圍介質(zhì)溫度之差，就叫做該部件的溫升。今天我們從溫升原理分析與各位共同解讀電機(jī)溫升。
1關(guān)于溫升的理解
防爆電機(jī)不是一個(gè)均質(zhì)物體，其中的發(fā)熱與散熱過程比較復(fù)雜，但在研究防爆電機(jī)的這些過程時(shí)，我們往往假定它是一個(gè)均質(zhì)物體，從這里得出一些主要的概念和規(guī)律。
根據(jù)對(duì)均質(zhì)物體發(fā)熱過程的分析，得知其溫升隨時(shí)間的變化是指數(shù)曲線關(guān)系。起始時(shí)物體的溫度與周圍介質(zhì)的溫度相同，這時(shí)物體產(chǎn)生的全部損耗都將用以提高物體的溫度，因此起始時(shí)物體的溫度上升很快。隨著物體溫度的增加，它與周圍介質(zhì)的溫差增大，散發(fā)到周圍介質(zhì)中去的熱量也逐漸增加。
理論上要到時(shí)間為無窮大時(shí)，物體才達(dá)到最終穩(wěn)定溫升，這時(shí)物體所產(chǎn)生的全部熱量都散發(fā)到周圍介質(zhì)中去，物體本身的溫度就不再增加了，實(shí)際上當(dāng)電機(jī)運(yùn)行到足夠時(shí)間后，溫升就基本上穩(wěn)定。
對(duì)于一臺(tái)防爆電機(jī)來說，雖然它不是一個(gè)均質(zhì)物體，但上述發(fā)熱過程的基本特征對(duì)防爆電機(jī)大體適用。為了使防爆電機(jī)的溫升不超過一定的數(shù)值，一方面減少防爆電機(jī)中產(chǎn)生的損耗；另一方面是增加防爆電機(jī)的散熱能力。
隨著防爆電機(jī)單機(jī)容量的日益增大，改善冷卻系統(tǒng)，提高散熱能力以限制電機(jī)的溫升，一直是防爆電機(jī)發(fā)展中的主要問題之一。
當(dāng)防爆電機(jī)在一定的容量下正常運(yùn)行時(shí)，它的溫升也是一定的。因此，只有規(guī)定了防爆電機(jī)的溫升，才使電機(jī)的容量具有確切的意義。溫升計(jì)算的目的一般是核算電機(jī)中幾個(gè)發(fā)熱部件在額定運(yùn)行時(shí)的溫升是否超過允許的極限值并留有必要的裕度。
2防爆電機(jī)溫升限度及關(guān)聯(lián)因素
防爆電機(jī)在額定狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行而其溫度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電機(jī)各部件溫升的允許極限值稱為溫升限度。防爆電機(jī)的溫升限度在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中已作了規(guī)定。
就繞組而言，溫升限度基本上取決于其絕緣結(jié)構(gòu)所允許的最高溫度及冷卻介質(zhì)的溫度，但也和溫度的測(cè)量方法、繞組的傳熱和散熱條件以及其中允許產(chǎn)生的熱流強(qiáng)度等因素有關(guān)。
●防爆電機(jī)繞組絕緣結(jié)構(gòu)所采用的材料，在溫度的作用下，其機(jī)械、電氣、物理等性能都將逐漸變壞，而當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，絕緣材料的特性會(huì)發(fā)生本質(zhì)的變化，最后甚至失去絕緣的能力。在電工技術(shù)中，常將電機(jī)及電器中的絕緣結(jié)構(gòu)或絕緣系統(tǒng)按極限溫度而分為若干耐熱等級(jí)。絕緣結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)在相應(yīng)等級(jí)的溫度下長(zhǎng)期運(yùn)行，一般不會(huì)產(chǎn)生不該有的性能變化。在某一耐熱等級(jí)的絕緣結(jié)構(gòu)中，不一定全部選用同一耐熱等級(jí)的絕緣材料，絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱等級(jí)是通過對(duì)所用結(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行模擬試驗(yàn)而綜合評(píng)定的。
●絕緣結(jié)構(gòu)在規(guī)定的極限溫度下工作，能夠獲得經(jīng)濟(jì)的使用壽命。理論推導(dǎo)及實(shí)踐證明，絕緣結(jié)構(gòu)的使用壽命與溫度之間是呈指數(shù)關(guān)系，因此它對(duì)溫度十分敏感。
對(duì)于某些特殊用用途的防爆電機(jī)，如其使用壽命并不要求很長(zhǎng)，這時(shí)為了縮小電機(jī)的體積，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)來提高電機(jī)的允許極限溫度。
●冷卻介質(zhì)的溫度雖然隨所用的冷卻系統(tǒng)和冷卻介質(zhì)的不同而有所不同，但對(duì)目前采用的各種冷卻系統(tǒng)米說，冷卻介質(zhì)的溫度基本上取決于大氣溫度，并且在數(shù)值上和大氣溫度大體相同。但大氣溫度隨一年內(nèi)不同季節(jié)和地點(diǎn)而變化。
●測(cè)量溫度的方法不同，會(huì)造成測(cè)得的溫度與被測(cè)部件中最熱點(diǎn)溫度之間的差別也不同，而被測(cè)部件中最熱點(diǎn)的溫度才是判斷電機(jī)能否長(zhǎng)期安全運(yùn)行的關(guān)鍵。
●在海拔更高的地區(qū)，空氣比較稀薄，散熱條件較差，一臺(tái)防爆電機(jī)在這種情況下運(yùn)行，其溫升要比海拔低的地區(qū)高。因此，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，當(dāng)電機(jī)使用地點(diǎn)的海拔高于試驗(yàn)地點(diǎn)的海拔時(shí)，其溫升限度（指試驗(yàn)值）應(yīng)按兩海拔之差每100米減去標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的1%計(jì)。反之，如試驗(yàn)地點(diǎn)高于使用地點(diǎn)，則溫升限度修正值應(yīng)為加上而不是減去。在上述修正計(jì)算中，低于1000米的海撥均算作1000米。
3特殊情況下應(yīng)關(guān)注的因素
在某些特殊情況下，防爆電機(jī)繞組的溫升限度往往不完全取決于所用絕緣結(jié)構(gòu)的允許最高溫度，還要考慮其他一些因素。
●進(jìn)一步提高防爆電機(jī)繞組的溫度一般意味著電機(jī)損耗的增大和效率的下降，這在經(jīng)濟(jì)上不一定合算。
●繞組溫度的提高（例如高于150℃時(shí)），可能引起軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)工作的困難等。
●對(duì)于帶換向器的電機(jī)，繞組溫度的提高（例如高于200℃時(shí)）會(huì)引起換向的困難（同時(shí)還應(yīng)注意焊接工藝）。對(duì)于航空用的電機(jī)，這一點(diǎn)更為重要。
●繞組溫度的提高將引起某些相關(guān)零部件材料中的熱應(yīng)力的增大。
●其他，如對(duì)絕緣的介電性能、導(dǎo)體金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度等，都會(huì)帶來不利影響。
因此，在目前有些防爆電機(jī)繞組雖然采用F級(jí)或H級(jí)的絕緣結(jié)構(gòu)，但其溫升限度常常仍按B級(jí)的規(guī)定值，這不但考慮到上述中某些因素，而且對(duì)于增加電機(jī)使用時(shí)的可靠性較為有利，并可延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命。
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