防爆電機溫升的機理解讀
發(fā)布日期:2020年02月11日 信息來源：http:// 點擊數(shù)：
防爆電機運行時要產(chǎn)生損耗，這些損耗都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽闺姍C各部分的溫度升高。通俗的講，電機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溫升。
1關(guān)于溫升的理解
防爆電機不是一個均質(zhì)物體，其中的發(fā)熱與散熱過程比較復(fù)雜，但在研究防爆電機的這些過程時，我們往往假定它是一個均質(zhì)物體，從這里得出一些主要的概念和規(guī)律。
根據(jù)對均質(zhì)物體發(fā)熱過程的分析，得知其溫升隨時間的變化是指數(shù)曲線關(guān)系。起始時物體的溫度與周圍介質(zhì)的溫度相同，這時物體產(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。
理論上要到時間為無窮大時，物體才達到最終穩(wěn)定溫升，這時物體所產(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，實際上當(dāng)電機運行到足夠時間后，溫升就基本上穩(wěn)定。
對于一臺防爆電機來說，雖然它不是一個均質(zhì)物體，但上述發(fā)熱過程的基本特征對防爆電機大體適用。為了使防爆電機的溫升不超過一定的數(shù)值，一方面減少防爆電機中產(chǎn)生的損耗；另一方面是增加防爆電機的散熱能力。
隨著防爆電機單機容量的日益增大，改善冷卻系統(tǒng)，提高散熱能力以限制電機的溫升，一直是防爆電機發(fā)展中的主要問題之一。
當(dāng)防爆電機在一定的容量下正常運行時，它的溫升也是一定的。因此，只有規(guī)定了防爆電機的溫升，才使電機的容量具有確切的意義。溫升計算的目的一般是核算電機中幾個發(fā)熱部件在額定運行時的溫升是否超過允許的極限值并留有必要的裕度。
2防爆電機溫升限度及關(guān)聯(lián)因素
防爆電機在額定狀態(tài)下長期運行而其溫度達到穩(wěn)定時，電機各部件溫升的允許極限值稱為溫升限度。防爆電機的溫升限度在國家標準中已作了規(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)生的熱流強度等因素有關(guān)。
●防爆電機繞組絕緣結(jié)構(gòu)所采用的材料，在溫度的作用下，其機械、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，絕緣材料的特性會發(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。絕緣結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)在相應(yīng)等級的溫度下長期運行，一般不會產(chǎn)生不該有的性能變化。在某一耐熱等級的絕緣結(jié)構(gòu)中，不一定全部選用同一耐熱等級的絕緣材料，絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱等級是通過對所用結(jié)構(gòu)的模型進行模擬試驗而綜合評定的。
●絕緣結(jié)構(gòu)在規(guī)定的極限溫度下工作，能夠獲得經(jīng)濟的使用壽命。理論推導(dǎo)及實踐證明，絕緣結(jié)構(gòu)的使用壽命與溫度之間是呈指數(shù)關(guān)系，因此它對溫度十分敏感。
對于某些特殊用用途的防爆電機，如其使用壽命并不要求很長，這時為了縮小電機的體積，可根據(jù)經(jīng)驗或試驗數(shù)據(jù)來提高電機的允許極限溫度。
●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)和地點而變化。
●測量溫度的方法不同，會造成測得的溫度與被測部件中最熱點溫度之間的差別也不同，而被測部件中最熱點的溫度才是判斷電機能否長期安全運行的關(guān)鍵。
●在海拔更高的地區(qū)，空氣比較稀薄，散熱條件較差，一臺防爆電機在這種情況下運行，其溫升要比海拔低的地區(qū)高。因此，在國家標準中規(guī)定，當(dāng)電機使用地點的海拔高于試驗地點的海拔時，其溫升限度（指試驗值）應(yīng)按兩海拔之差每100米減去標準規(guī)定值的1%計。反之，如試驗地點高于使用地點，則溫升限度修正值應(yīng)為加上而不是減去。在上述修正計算中，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。
●進一步提高防爆電機繞組的溫度一般意味著電機損耗的增大和效率的下降，這在經(jīng)濟上不一定合算。
●繞組溫度的提高（例如高于150℃時），可能引起軸承潤滑系統(tǒng)工作的困難等。
●對于帶換向器的電機，繞組溫度的提高（例如高于200℃時）會引起換向的困難（同時還應(yīng)注意焊接工藝）。對于航空用的電機，這一點更為重要。
●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，如對絕緣的介電性能、導(dǎo)體金屬材料的機械強度等，都會帶來不利影響。
因此，在目前有些防爆電機繞組雖然采用F級或H級的絕緣結(jié)構(gòu)，但其溫升限度常常仍按B級的規(guī)定值，這不但考慮到上述中某些因素，而且對于增加電機使用時的可靠性較為有利，并可延長電機使用壽命。
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