电机工作温度

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、c 7个等级，其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃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105℃、b级材料在130℃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。

(1) 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1℃，r约降0.4%。

(2) 对自冷电机，环境温度每增10℃，则温升增加1.5～3℃。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。

(3) 空气湿度每高10%，因导热改善，温升可降0.07～0.38℃，平均为0.19℃。

(4) 海拔以1 000 m为标准，每升100 m,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105℃，a级的最高允许工作温度是90℃。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。

(1) 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15℃左右。该法最简单，在中、小电机现场应用最广。

(2) 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5～15℃。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。

(3) 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

(1) 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60℃，e级为75℃，b级为80℃，f级为100℃，h级为125℃。

(2) 滚动轴承温度应不超过95℃，滑动轴承的温度应不超过80℃。因温度太高会使油质发生变化和破坏油膜。

(3) 机壳温度实践中往往以不烫手为准。

(4) 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：

(1) 在额定负荷下温升未超过温升限度，仅由于环境温度超过40℃，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。

(2) 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。

三相异步电动机的额定值刻印在每台电动机的铭牌上,一般包括下列几种：

1.型号：为了适应不同用途和不同工作环境的需要，电动机制成不同的系列,每种系列用各种型号表示。例如Y 132 M- 4

Y →三相异步电动机，其中的产品名称代号还有：YR为绕线式异步电动机；YB为防爆型异步电动机；YQ为高起动转距异步电动机。

132→机座中心高(mm)

M →机座长度代号

4 →磁极数

2.接法：这是指定子三相绕组的接法。一般鼠笼式电动机的接线盒中有六根引出线,标有U1、V1 、W1、U2、V2、W2。其中：U1 U2是第一相绕组的两端；V1 V2是第二相绕组的两端；W1 W2是第三相绕组的两端。

如果U1、V1 、W1分别为三相绕组的始端(头) ,则U2、V2、W2是相应的末端(尾)。这六个引出线端在接电源之前,相互间必须正确联接。联接方法有星形(Y)联接和三角形()联接两种(下图所示)。通常自3kW以下者,联接成星形;自4kW以上者, 联接成三角形。

3.额定功率PN：是指电动机在制造厂所规定的额定情况下运行时,

其输出端的机械功率,单位一般为千瓦（kW）。

对三相异步电机，其额定功率：PN=UNINηNcosN

式中ηN和cosN分别为额定情况下的效率和功率因数。

4.额定电压UN：是指电动机额定运行时,外加于定子绕组上的线电压,单位为伏（V）。

一般规定电动机的工作电压不应高于或低于额定值的5%。当工作电压高于额定值时,磁通将增大，将使励磁电流大大增加,电流大于额定电流,使绕组发热。同时,由于磁通的增大,铁损耗(与磁通平方成正比)也增大,使定子铁心过热；当工作电压低于额定值时，引起输出转矩减小，转速下降,电流增加，也使绕组过热，这对电动机的运行也是不利的。

我国生产的Y系列中、小型异步电动机，其额定功率在3kW以上的,额定电压为380 V，绕组为三角形联接。额定功率在3 kW及以下的,额定电压为380/220V,绕组为Y/联接(即电源线电压为380 V时,电动机绕组为星形联接；电源线电压为220 V时,电动机绕组为三角形联接)。

5.额定电流IN：是指电动机在额定电压和额定输出功率时,定子绕组的线电流,单位为安（A）。当电动机空载时,转子转速接近于旋转磁场的同步转速,两者之间相对转速很小,所以转子电流近似为零,这时定子电流几乎全为建立旋转磁场的励磁电流。当输出功率增大时,转子电流和定子电流都随着相应增大,如下图中的I1=f(P2)曲线所示。图中是一台l0kW的工作特性曲线。

6.额定频率fN：我国电力网的频率为50赫兹（Hz），因此除外销产品外,国内用的异步电动机的额定频率为50赫兹。

7.额定转速nN：是指电动机在额定电压、额定频率下,输出端有额定

功率输出时, 转子的转速,单位为转/分(r/min)。由于生产机械对转速的要求不同,需要生产不同磁极数的异步电动机,因此有不同的转速等级。最常用的是四个极的异步电动机(n0=l500 r/min)。

8.额定效率ηN：是指电动机在额定情况下运行时的效率, 是额定输出功率与额定输入功率的比值。即

ηN=×100%=×100%

异步电动机的额定效率ηN约为75%～92%。从下图中的η=f(P2)曲线可以看出，在额定功率的75%左右时效率最高。

9.额定功率因数cosN：因为电动机是电感性负载,定子相电流比相电压滞后一个角，cos就是异步电动机的功率因数。

的功率因数较低,在额定负载时约为0. 7～0. 9之间，而在轻载和空载时更低，空载时只有0. 2～0. 3。因此,必须正确选择电动机的容量, 防止"大马拉小车"，并力求缩短空载的时间。上图中的cos=f(P2)曲线反映的是功率因数和输出功率之间的关系。

10.绝缘等级：它是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时容许的极限温度来分级的。

所谓极限温度,是指电动机绝缘结构中最热点的最高容许温度。其技术数据见下表：

绝缘等级

A

E

B

F

H

极限温度℃

105

120

130

155

180

11.工作方式：反映异步电动机的运行情况，可分为三种基本方式：连续运行、短时运行和断续运行。

电动机绝缘电阻测量步骤如下：

（1）将电动机接线盒内6个端头的联片拆开。

（2）把兆欧放平，先不接线，摇动兆欧表。表针应指向“∞”处，再将表上有“l”（线路）和“e”（接地）的两接线柱用带线的试夹短接，慢慢摇动手柄，表针应指向“0”处。

（3）测量电动机三相绕组之间的电阻。将两测试夹分别接到任意两相绕组的任一端头上，平放摇表，以每分钟120转的匀速摇动兆欧表一分钟后，读取表针稳定的指示值。

（4）用同样方法，依次测量每相绕相与机壳的绝缘电阻值。但应注意，表上标有“e”或“接地”的接线柱，应接到机壳上无绝缘的地方。