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                防爆電機溫升的機理解讀

                時間:2019年07月17日 作者:南洋防爆電機 點擊: 【字體:

                防爆電機溫升

                防爆電機運行時要產生損耗,這些損耗都轉變為熱能,使電機各部分的溫度升高。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關于溫升的理解

                   防爆電機不是一個均質物體,其中的發熱與散熱過程比較復雜,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物體,從這里得出一些主要的概念和規律。

                   根據對均質物體發熱過程的分析,得知其溫升隨時間的變化是指數曲線關系。起始時物體的溫度與周圍介質的溫度相同,這時物體產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,它與周圍介質的溫差增大,散發到周圍介質中去的熱量也逐漸增加。

                   理論上要到時間為無窮大時,物體才達到最終穩定溫升,這時物體所產生的全部熱量都散發到周圍介質中去,物體本身的溫度就不再增加了,實際上當電機運行到足夠時間后,溫升就基本上穩定。

                   對于一臺防爆電機來說,雖然它不是一個均質物體,但上述發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值,一方面減少防爆電機中產生的損耗;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,提高散熱能力以限制電機的溫升,一直是防爆電機發展中的主要問題之一。

                   當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聯因素

                   防爆電機在額定狀態下長期運行而其溫度達到穩定時,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定。

                   就繞組而言,溫升限度基本上取決于其絕緣結構所允許的最高溫度及冷卻介質的溫度,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生的熱流強度等因素有關。

                  ●防爆電機繞組絕緣結構所采用的材料,在溫度的作用下,其機械、電氣、物理等性能都將逐漸變壞,而當溫度升高到一定程度時,絕緣材料的特性會發生本質的變化,最后甚至失去絕緣的能力。在電工技術中,常將電機及電器中的絕緣結構或絕緣系統按極限溫度而分為若干耐熱等級。絕緣結構或系統在相應等級的溫度下長期運行,一般不會產生不該有的性能變化。在某一耐熱等級的絕緣結構中,不一定全部選用同一耐熱等級的絕緣材料,絕緣結構的耐熱等級是通過對所用結構的模型進行模擬試驗而綜合評定的。

                  ●絕緣結構在規定的極限溫度下工作,能夠獲得經濟的使用壽命。理論推導及實踐證明,絕緣結構的使用壽命與溫度之間是呈指數關系,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,可根據經驗或試驗數據來提高電機的允許極限溫度。

                   ●冷卻介質的溫度雖然隨所用的冷卻系統和冷卻介質的不同而有所不同,但對目前采用的各種冷卻系統米說,冷卻介質的溫度基本上取決于大氣溫度,并且在數值上和大氣溫度大體相同。但大氣溫度隨一年內不同季節和地點而變化。

                   ●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鍵。

                   ●在海拔更高的地區,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高。因此,在國家標準中規定,當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)應按兩海拔之差每100米減去標準規定值的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特殊情況下應關注的因素

                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構的允許最高溫度,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零部件材料中的熱應力的增大。

                ●其他,如對絕緣的介電性能、導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級的絕緣結構,但其溫升限度常常仍按B級的規定值,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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