電動機繞組溫升及電機發(fā)熱故障處理
溫升是電機與環(huán)境的溫度差,是由電機發(fā)熱引起的。
運行中的電機鐵芯處在交變磁場中會產(chǎn)生鐵損,繞組通電后會產(chǎn)生銅損,還有其它雜散損耗等。這些都會使電機溫度升高,另一方面電機也會散熱。當發(fā)熱與散熱相等時即達到平衡狀態(tài),溫度不再上升而穩(wěn)定在一個水平上。當發(fā)熱增加或散熱減少時就會破壞平衡,使溫度繼續(xù)上升,擴大溫差,則增加散熱,在另一個較高的溫度下達到新的平衡。但這時的溫差即溫升已比以前增大了,所以說溫升是電機設計及運行中的一項重要指標,標志著電機的發(fā)熱程度,在運行中,如電機溫升突然增大,說明電機有故障,或風道阻塞或負荷太重。
一、溫升與氣溫等因素的關系
對于正常運行的電機,理論上在額定負荷下其溫升應與環(huán)境溫度的高低無關,但實際上還是受環(huán)境溫度等因素影響的。
(1)當氣溫下降時,正常電機的溫升會稍許減少。這是因為繞組電阻R下降,銅耗減少。溫度每降1℃,R約降0.4%。
(2)對自冷電機,環(huán)境溫度每增10℃,則溫升增加1.5~3℃。這是因為繞組銅損隨氣溫上升而增加。
(3)空氣濕度每高10%,因導熱改善,溫升可降0.07~0.38℃,平均為0.19℃。
(4)海拔以1000m為標準,每升100m,溫升增加溫升極限值的1%。
二、極限工作溫度與最高允許工作溫度
通常說A級的極限工作溫度為105℃,A級的最高允許工作溫度是90℃。那么,極限工作溫度與最高允許工作溫度有何不同?其實,這與測量方法有關,不同的測量方法,其反映出的數(shù)值不同,含義也不一樣。
(1)溫度計法其測量結果反映的是繞組絕緣的局部表面溫度。這個數(shù)字平均比繞組絕緣的實際最高溫度即“最熱點”低15℃左右。該法最簡單,在中、小電機現(xiàn)場應用最廣。
(2)電阻法其測量結果反映的是整個繞組銅線溫度的平均值。該數(shù)比實際最高溫度按不同的絕緣等級降低5~15℃。該法是測出導體的冷態(tài)及熱態(tài)電阻,按有關公式算出平均溫升。
(3)埋置溫度計試驗時將銅或鉑電阻溫度計或熱電偶埋置在繞組、鐵心或其它需要測量預期溫度最高的部件里。其測量結果反映出測溫元件接觸處的溫度。大型電機常采用此法來監(jiān)視電機的運行溫度。
各種測量方法所測量到的溫度與實際最高溫度都有一定差值,因此需將絕緣材料的“極限工作溫度”減去此差值才是“最高允許工作溫度”。
三、電機各部位的溫度限度
(1)與繞組接觸的鐵心溫升(溫度計法)應不超過所接觸的繞組絕緣的溫升限度(電阻法),即A級為60℃,E級為75℃,B級為80℃,F(xiàn)級為100℃,H級為125℃。
(2)滾動軸承溫度應不超過95℃,滑動軸承的溫度應不超過80℃。因溫度太高會使油質發(fā)生變化和破壞油膜。
(3)鼠籠轉子表面雜散損耗很大,溫度較高,一般以不危及鄰近絕緣為限。
四、電機發(fā)熱故障的排除
當電機溫度超過最高工作溫度或溫升超過規(guī)定或溫升雖然未超過規(guī)定,但在低負荷時溫升突然增大時,說明電機有故障,其判斷和排除方法是:
1、在額定負荷下溫升未超過溫升限度,僅由于環(huán)境溫度超過40℃,而使電機溫度超過最大允許工作溫度。這種現(xiàn)象說明電機本身是正常的。解決的辦法是用人工方法使環(huán)境溫度下降,如辦不到,則必須減負載運行。
2、在額定負載下溫升超出銘牌規(guī)定。運行中的電動機溫度超過其允許值時,即便不燒壞電機,也要損絕緣,使電機壽命縮短。不管什么情況,均屬電機有故障,必須停機檢查,特別對溫升突然變大更要注意。其外部原因有:電網(wǎng)電壓太低或線路壓降太大(超過10%),負載太重(超過10%),電機與機械配合不當;內(nèi)部原因有:單相運行、匝間短路、相間短路、定子接地、風扇損壞或未固緊、風道阻塞、軸承損壞,定轉子相擦、電機與電纜接頭發(fā)熱(特別是銅鋁或鋁鋁連接)、電機受腐蝕或受潮等。此外,從理論上講電機均可正反轉,但有些電機的風扇有方向性,如反了,溫升會超出許多。
(1)電動機電流不允許超過其額定電流值,否則電動機定子線圈將因過熱而損壞。電動機散熱一般隨氣溫增高而惡化,氣溫下降而改善,相應地電動機額定電流也隨之變動。
(2)注意電源電壓變化情況
電源電壓的變化是影響電機發(fā)熱的原因之一。電源電壓增高,則電動機電流增大,發(fā)熱增加;電源電壓過低,當負荷不變時,則電流又要增大,定子線圈也會增加發(fā)熱。一般在電動機出力不變的情況下,允許電源電壓在+10—-5%范圍內(nèi)變化。注意三相電壓和三相電流的不平衡程度
(3)三相電壓的不平衡也會引起電動機的額外發(fā)熱。其不平衡程度在額定功率下,允許相間電壓差不大于5%;電動機三相電壓不平衡,電流也要出現(xiàn)相應地不平衡;或者由于定子繞組三相阻抗的不相等,也會造成電流的不平衡。電動機三相電流的不平衡不是由電壓引起的,而是表明電動機有故障或定子繞組有層間短路現(xiàn)象。一般三相電動機電流的不平衡程度不允許大于10%,嚴重的不平衡,一般是由線路缺相引起的。