电机温升和绝缘等级.docx

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用来使器件在电气上绝缘的材料称绝缘材料。
一种或几种绝缘材料的组合称绝缘结构。
表示绝缘结构的最高允许工作温度,并在这样的温度下它能在预定的使用期内维持其性能,在允许的范围内及其所分的等级即耐热等级。耐热等级分为Y级90°C、A级105°C、E级120°C、B级130°C、F级155°C、H级180°C和H级以上共七个等级。
超过这个限度,绝缘材料的寿命就急剧缩短,甚至会烧毁。这个温度限度,称为绝缘材料的允许温度。
某一点的温度与参考(或基准)温度之差称温升。也可以称某一点温度与参考温度之差。电机某部件与周围介质温度之差,称电机该部件的温升。
电机在额定负载下长期运行达到热稳定状态时,电机各部件温升的允许极限,称温升限度。
绝缘材料的允许温度,就是电机的允许温度;绝缘材料的寿命,一般就是电机的寿命。
电机负载运行时,从尽量发挥它的作用出发,所带负载即输出功率越大越好(若不考虑机械强度)。但是输出功率越大、损耗功率越大,温度越高。我们知道,电机内耐温最薄弱的东西是绝缘材料,如漆包线。绝缘材料耐温有个限度,在这个限度内,绝缘材料的物理、化学、机械、电气等各方面性
能都很稳定,其工作寿命一般约为20年。按照允许温度的高低,电机常用的
绝缘材料为A、E、B、F、H五种。按环境温度为40摄氏度计算,这五种绝缘
材料及其允许温度和允许温升如下表所示:-
A
经过浸渍处理的棉、丝、纸板、木材等,
普通绝缘漆
1
0
5
6
5
E
环氧树脂、聚脂薄膜、青壳纸,三酸纤
1
8
维,高度绝缘漆
2
0
0
B
用提高了耐热性能的有机漆作粘合剂的
1
9
F
用耐热优良的环氧树脂粘合或浸渍的云
1
1
母、石棉和玻璃纤维组合物
5
1
5
5
H
用硅有树脂粘合或浸渍的云母、石棉或
1
1
玻璃纤维组合物,硅有橡胶
8
4
0
0
大家都知道衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”,当“温升”突然增大或超过最高工作温度时,说明电机已发生故障。下面就一些基本概念进行讨论。
1绝缘材料的绝缘等级
绝缘材料按耐热能力分为y、a、e、b、f、h、c7个等级,其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180°C、及180°C以上。
所谓绝缘材料的极限工作温度,系指电机在设计预期寿命内,运行时绕组绝缘中最热点的温度。根据经验,a级材料在105C、b级材料在130C的情况下寿命可达10年,但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值,因此一般寿命在15〜20年。如果运行温度长期超过材料的极限工作温度,则绝缘的老化
加剧,寿命大大缩短。所以电机在运行中,温度是寿命的主要因素之一。
2温升
温升是电机与环境的温度差,是由电机发热引起的。运行中的电机铁芯处在交变磁场中会产生铁损,绕组通电后会产生铜损,还有其它杂散损耗等。这些都会使电机温度升高。另一方面电机也会散热。当发热与散热相等时即达到平衡状态,温度不再上升而稳定在一个水平上。当发热增加或散热减少时就会破坏平衡,使温度继续上升,扩大温差,则增加散热,在另一个较高的温度下达到新的平衡。但这时的温差即温升已比以前增大了,所以说温升是电机设计及运行中的一项重要指标,标志着电机的发热程度,在运行中,如电机温升突然增大,说明电机有故障,或风道阻塞或负荷太重。
3温升与气温等因素的关系对于正常运行的电机,理论上在额定负荷下其温升应与环境温度的高低无关,但实际上还是受环境温度等因素影响的。
当气温下降时,正常电机的温升会稍许减少。这是因为绕组电阻r下降,铜耗减少。温度每降「C,%。
对自冷电机,环境温度每增10C,〜3C。这是因为绕组铜损随气温上升而增加。所以气温变化对大型电机和封闭电机影响较大。
空气湿度每高10%,因导热改善,〜,。
海拔以1000m为标准,每升100m,温升增加温升极限值的1%。
4极限工作温度与最高允许工作温度
通常说a级的极限工作温度为105C,a级的最高允许工作温度是90C。那么,极限工作温度与最高允许工作温度有何不同?其实,这与测量方法有关,不同的测量方法,其反映出的数值不同,含义也不一样。
温度计法其测量结果反映的是绕组绝缘的局部表面温度。这个数字平均比绕组绝缘的实际最高温度即“最热点”低15C左右。该法最简单,在中、小电机现场应用最广。
电阻法其测量结果反映的是整个绕组铜线温度的平均值。该数比实际最高温度按不同的绝缘等级降低5〜15C。该法是测出导体的冷态及热态电阻,按有关公式算出平均温升。
埋置温度计试验时将铜或铂电阻温度计或热电偶埋置在绕组、铁心或其它需要测量预期温度最高的部件里。其测量结果反映出测温元件接触处的温度。大型电机常采用此法来监视电机的运行温度。
各种测量方法所测量到的温度与实际最高温度都有一定差值,因此需将绝缘材料的“极限工作温度”减去此差值才是“最高允许工作温度”。
5电机各部位的温度限度
与绕组接触的铁心温升(温度计法)应不超过所接触的绕组绝缘的温升限度(电阻法),即a级为60C,e级为75C,b级为80C,f级为100C,h级为125C。把安全工程师站点加入收藏夹
滚动轴承温度应不超过95C,滑动轴承的温度应不超过80C。因温度太高会使油质发生变化和破坏油膜。
机壳温度实践中往往以不烫手为准。
鼠笼转子表面杂散损耗很大,温度较高,一般以不危及邻近绝缘为限。可预先刷上不可逆变色漆来估计。
6电机发热故障的排除当电机温度超过最高工作温度或温升超过规定或温升虽然未超过规定,但在低负荷时温升突然增大时,说明电机有故障,其判断和排除方法是:
在额定负荷下温升未超过温升限度,仅由于环境温度超过40C,而使电机温度超过最大允许工作温度。这种现象说明电机本身是正常的。解决的办法是用人工方法使环境温度下降,如办不到,则必须减负载运行。
在额定负载下温升超出铭牌规定。不管什么情况,均属电机有故障,必须停机检查,特别对温升突然变大更要注意。其外部原因有:电网电压太低或线路压降太大(超过10%),负载太重(超过10%),电机与机械配合不当;内部原因有:单相运行、匝间短路、相间短路、定子接地、风扇损坏或未固紧、风道阻塞、轴承损坏,定转子相擦、电机与电缆接头发热(特别是铜铝或铝铝连接)、电机受腐蚀或受潮等。此外,从理论上讲电机均可正反转,但有些电机的风扇有方向性,如反了,温升会超出许多。总之,必须针对各种具体情况,排除故障。
电机绝缘等级
机绝缘等级划分依据是按电动机所用绝缘材料的允许极限温度划分的。有Y、A、E、B、F、H、C等几个等级,各级的允许极限温度如下表。
所谓允许极限温度是指电机绝缘材料的允许最高工作温度,它反应绝缘材料的耐热性能。
绝缘材料按耐热能力分为Y级、A级、E级、B级、F级、H级、C级,
允许温度(°C)90、105、120、130、155、180、180°C
以上。
电动机采用B级绝缘时定子绕组的温升极限(电阻法)应不超过80K;
电动机采用F级绝缘时定子绕组温升极限应不超过105K;
YR电机集电环的温升极限(温度计法)应不超过80K;
电机轴承的容许温度(温度计法或埋置检温计法)对滚动轴承应不超过95°C;
对滑动轴承(出油温度不高于65C时)应不超过80C或按双方协议。
电机温升说明:电机某一部分的温升为该部分温度冷却介质温度之差,单位为K。电机温升包括定、转子绕组温升,定、转子铁心温升;集电环温升及轴承允许温度(前面已作说明)。B级电机绕组温升限制为80K;F级电机按B级考核亦为80K;按F级考核则为105K,按相应标准,B级绝缘材料可长期承受的工作温度是130°C,F级可长期承受155°C,按电机实际运行最高环温40C计算,则电机允许工作温度为:
B级时W120°C(环温40C+温升80)V130°C
F级时W145°C(环温40C+温升105)V155°C
电机的工作制的分类
S1、连续工作制:在恒定负载下的运行时间足以达到热稳定。
S2、短时工作制:在恒定负载下按给定的时间运行,该时间不足以达到热稳定,随之即断能停转足
够时间,使电机再度冷却到与冷却介质温度之差在2K以内。
S3、断续周期工作制:按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段
断能停转时间。这种工作制中的每一周期的起动电流不致对温升产生显著影响。
54、包括起动的断续周期工作制:按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段对温升有显著
影响的起动时间、一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。
55、包括电制动的断续周期工作制:按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段起动时间、
一段恒定负载运行时间、一段快速电制动时间和一段断能停转时间。
56、连续周期工作制:按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段
空载运行时间,但无断能停转时间。
57、包括电制动的连续周期工作制:按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段起动时间、
一段恒定负载运行时间和一段快速电制动时间,但无断能停转时间。
58、包括变速变负载的连续周期工作制:按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段在预定
转速下恒定负载运行时间,和一段或几段在不同转速下的其它恒定负载的运行时间,但无断能
停转时间。
59、负载和转速非周期性变化工作制:负载和转速在允许的范围内变化的非周期工作制。这种工作
制包括经常过载,其值可远远超过满载。
IP防护等级
IP(INTERNATIONALPROTECTION)防护等级是专门的工业防护等级,它将电器依其防尘、防湿气之特性加以分级。这里所指的外物含工具,人的手指等均不可接触到电器内之带电部分,以免触电°IP防护等级是由两个数字所组成,第一个数字表示电器防尘、防止外物侵入的等级,第二个数字表示电器防湿气、防水侵入的密闭程度,数字越大表示其防护等级越高,两个标示数字所表示的防护等级如表一及表二。
电机防护等级(第一位数字)的分级和定义
0无防护
没有专门的防护
防护大于50mm的固体
能防止直径大于50mm的固体异物进入壳内。能防止人体的某一大面积部分(如手)偶然或意外地触及壳内带电或运动部分,但不能防止有意识地接近这些部分
防护大于12mm的固体
能防止直径大于12mm的固体异物进入壳内。能防止手指触及壳内带电或运动部分①

。、金属线等触及壳内带电或运动部分①②
防护大于1mm的固体
能防止直径大于1mm的固体异物进入壳内。能防止直径或厚度大于1mm的导线或片条触及壳内带电或运转部分①②
防尘
能防止灰尘进入达到影响产品正常运行的程度,完全防止触及壳内带电或运动部分。
尘密
能完全防止灰尘进入壳内,完全防止触及壳内带电或运动部分①
①对用同轴外风扇冷却的电机,风扇的防护应能防止其风叶或轮辐被手触及,在出风口,手插入时,其直径为
50mm的护板不能通过。
②不包括泄水孔,泄水孔应不低于2级的规定。
电机防护等级(第二位数字)的分级和定义
防护等级(第二位数字)简称定义
0无防护没有专门的防护
防滴垂直的滴水应不能直接进入电机内部
15o防滴与铅垂线成15o角范围内的滴水,应不能直接进入电机内部
3防淋水与铅垂线成600角范围内的淋水,应不能直接进入电机内部
防溅任何方向的溅水对电机应无有害的影响
防喷水任何方向的喷水对电机应无有害的影响
防海浪
或强加喷水猛烈的海浪或强力的喷水对电机应无有害影响
浸水电机在规定的压力和时间下浸在水中,其进水量应无有害影响
潜水电机在规定的压力下长时间浸在水中,其进水量应无有害影响
电机最常用的防护等级有IP11、IP21、IP22、IP23、IP44、IP54、IP55等。
电机防护等级用IPXX表示,IPXX后第一个数字表示防尘,数字为0、1、2、3、4、5,数字越大,防尘等级越高。第二个数字表示防水,数字为0、1、2、3、4、5、6、7、8,数字越大,防水等级越高
IECIP防护等级定义IP表示IngressProtection(进入防护),IECIP防护等级是电气设备安全防护的重要保障等级。IP防护等级系统提供了一个以电器设备和包装的防尘、防水和防碰撞程度来对产品进行分类的方法,这套系统得到了多数欧洲国家的认可,国际电工协会IEC(InternationalElectroTechnicalCommission)起草,并在IED529(BSEN60529:1992)外包装防护等级(IPcode)中宣布。
防护等级多以IP后跟随两个数字来表述,数字用来明确防护的等级。第一个数字表明设备抗微尘的范围,或者是人们在密封环境中免受危害的程度。I代表防止固体异物进入的等级,最高级别是6;第二个安字表明设备防水的程度,最高级别是8。接触保护和外来物保护等级(第一个数字)防水保护等级(第二个数字)
X的意义:它表示外壳对人和壳内部件的防护,共分6个等级
X防护等级简述含义
0无防护电机无专门防护
1防护大于50mm固体的电机
能防止大面积的人体(如手)偶然或意外地接触及接近壳内带电或转动部件(但不能防止故意接触)
能防止直径大于50mm的固体异物进入壳内
2防护大于12mm固体的电机
能防止手指或长度不超过80mm的类似物体触及或接近壳内带电或转动部件
能防止直径大于12mm的固体异物进入壳内



4防护大于1mm固体的电机
能防止直径或厚度大于1mm的导线或片条触及或接近壳内带电或转动部件
能防止直径大于1mm的固体异物进入壳内
5防尘电机
能防止触及或接近壳内带电或转动部件进尘量不足以影响电机的正常运行
Y的意义:它表示由于外壳进水而引起有害影响的防护,共分9个等级
Y防护等级简述含义
0无防护电机无专门防护
1防滴电机垂直滴水应无有害影响
215•防滴电机,
当电机从正常位置向任何方向倾斜至15•以内任一角度时,垂直滴水应无有害影响
3防淋水电机
与垂直线成60•角范围内的淋水应无有害影响
4防溅水电机
承受任何方向的溅水应无有害影响
5防喷水电机
承受任何方向的喷水应无有害影响
6防海浪电机
承受猛烈的海浪冲击或强烈喷水时,电机的进水量应不达到有害的程度
7防浸水电机
当电机浸入规定压力的水中经规定时间时,电机的进水量应不达到有害的程度
8潜水电机
电机在制造厂规定的条件下能长期潜水。电机一般为水密型,但对某些类型电机也可允许水进入,但应不达到有害的程度
在实际使用中,一般情况下室内使用的电机采用IP23的防护等级,在稍微严酷的环境,选择IP44或IP54。在室外使用的电机最低的防护等级一般为IP54,而且必须做户外处理。在特殊环境下(如腐蚀环境)也必须提高电机的防护等级,并且电机的壳体做特殊处理。
电动机的绝缘等级人们根据不同绝缘材料耐受高温的能力对其规定了7个允许的最高温度,按照温度大小排列分别为:Y、A、E、B、F、H和C。它们的允许工作温度分别为:90、105、120、130、155、
180和180°C以上。因此,B级绝缘说明的是该发电机采用的绝缘耐热温度为130°C。使用者在发电机工作时应该保证不使发电机绝缘材料超过该温度才能保证发电机正常工作。电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级,分A、E、B、F、H级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。
绝缘的温度等级
A级
E级B级F级
H级
最高允许温度(°C)
105120
130
155180
绕组温升限值(K)
60
75
80100
125
性能参考温度(°C)
80
95
100120
145
绝缘等级为B级的绝缘材料,主要是由云母、石棉、玻璃丝经有机胶胶合或浸渍而成的。
电机的绝缘等级与电机的使用温度有关。在使用温度确定后,往往会使用至少同级或较高的绝缘材料,以提高电机的使用寿命。比如,常用的B级电机,其内部的绝缘材料往往是F级的,而铜线可能使用H级甚至更高的,来提高其质量。一般为提高使用寿命,往往规定高级绝缘要求,低一级来考核。比如,常见的F级绝缘的电机,做B级来考核,即其温升不能超过120度(留10度作为余量,以避免工艺不稳定造成个别电机温升超差)九种工作制
连续工作制:在恒定负载下的运行时间足以达到热稳定。
短时工作制:在恒定负载下按给定的时间运行,该时间不足以达到热稳定,随之即断能停转足够时间,使电机再度冷却到与冷却介质温度之差在2K以内。
断续周期工作制:按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。这种工作制中的每一周期的起动电流不致对温升产生显著影响。
包括起动的断续周期工作制:按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段对温升有显著影响的起动时间、一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。
包括电制动的断续周期工作制:按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间、一段快速电制动时间和一段断能停转时间。
连续周期工作制:按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间,但无断能停转时间。
包括电制动的连续周期工作制:按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间和一段快速电制动时间,但无断能停转时间。
包括变速变负载的连续周期工作制:按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段在预定转速下恒定负载运行时间,和一段或几段在不同转速下的其它恒定负载的运行时间,但无断能停转时间。
负载和转速非周期性变化工作制:负载和转速在允许的范围内变化的非周期工作制。这种工作制包括经常过载,其值可远远超过满载。