电机绝缘等级与温度的关系

一到夏季，电工们为电动机过热而烦恼。但大家都知道衡量电动机发热程度是用“温升”而不是用“温度”。一些初学者为此在实践中提出了各种问题。
　　　　例如一台A级绝缘的电动机，温升限度为50℃，那么：
　　　　1、当气温为15℃而绕组温度为80℃时，电动机能否继续运行?一种回答是，当然行：理由是 ：虽然温升超过了50℃达65℃，但绕组温度并未超过A组绝缘的最高允许工作温度90℃。而另一种回答是不行，因为温升超过了。
　　　　2、当气温为45℃（如夏季露天或高温车间）而电动机绕组温度为95℃时。电动机能否继续运行?同样有两种意见：一说不行，而另一说可以。后者理由是铭牌上不是说温升限度为50℃ 吗?并未超过此值。类似上述问题的产生都是由于对温升、温度、绝缘的耐热及发热与散热的平衡等没有明确的概念所致。
　　　　一、绝缘材料的耐热等级
　　　　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，系指电动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，寿命严重缩短。所以电动机在运行中，温度是寿命的主要因素之一。
　　　　二、温升
　　　　温升是电动机与环境的温度差，是由电动机发热引起的。运行中的电动机铁心处在交变磁场中会产生铁损。绕组通电后会产生铜损。还有其他杂散损耗等。这些都会使电动机温度升高。另一方面电动机也会散热，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。（http://www.ippipp.com/版权所有）但这时的温差即温升已比前增大了。 所以说温升是电动机设计及运行中的一项重要指标，标志着电动机的发热程度。在运行中， 如电动机温升突然增大，说明电动机有故障，风道阻塞或负荷太重。
　　　　三、温升与气温等因素的关系
　　　　由于各地各时的环境温度不相同，因此必须规定标准的环境温度。我国早期设计的电动机均采用35℃，而从1965年后设计的J2、JO2和Y系列电动机则用40℃。
　　　　对于正常运行的电动机，在额定负荷下其温升应与环境温度的高低无关，且当环境温度低于40℃（或35℃）时，其运行温升也不允许超出铭牌额定值。如一台正在运行的A级绝缘电动机 ，当环境温度降到10℃时，并不意味着温升允许扩大到80℃。有人认为只要绕组温度不超过规定的90℃即可。这不全对，如负荷未增加，而温升达到80℃，这说明电动机本身出了故障 。
　　　　那么，额定负载下运行的电动机温升是否与气温等因素毫无关系呢：不!是稍有影响的。
　　　　1、气温下降时，正常电动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、自冷电动机的环境温度每增10℃，则温升增1.5～3℃。这是因为绕组铜损随气温上升而增加。气温变化对大型电动机和封闭电动机影响较大。
　　　　3、空气湿度升高10%，因导热改善，温升可降0.07～0.38℃，平均为0,19℃。
　　　　4、海拔以1000m为标准，每升100m，温升增加温升极限值的1%。
　　　　四、极限工作温度与最高工作温度
　　　　细心人会看出矛盾：为什么一会儿说A级的极限工作温度为105℃，一会儿又说A级的最高允许工作温度是90℃呢?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、小电动机现场应用最广。对低电阻绕组，此法比电阻法准确。（http://www.ippipp.com/版权所有）由于水银温度计在交变磁场中会因涡流损耗发热，故在交流电动机中使用酒精温度计。
　　　　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、埋置检测温度计试验时将铜或铂电阻温度计或热电偶埋置在绕组、铁心或其他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。大型电动机常采用此法来监视电动机的运行温度。在100～200℃范围内铜或铂电阻温度计较准确，而热电偶不常用 。
　　　　另外，封闭扇冷式电动机用电阻法测得的温度比温度计法测得的高0～15%；防护式高10%～2 0%。而电阻法与预埋铜电阻检温计相差±5%。
　　　　综上所述，各种测量方法所测量到的温度与实际最高温度都有差值，不能真正反映出绝缘材料的实际最高温度，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”。
　　　　五、电动机各部位的温度限度
　　　　1、与绕组级接触的铁心温升(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℃。对于封闭式电动机，温度计可插入机座的吊环螺孔与铁心接解。
　　　　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。温度计应插近滚珠轴承外圈或滑动轴承下轴瓦。如测轴承盖温度，其值比外圈低15%～25%。如测油池上层油温，其值比轴瓦低15℃。
　　　　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。
　　　　六、故障的排除
　　　　当发生下列任一种情况时，说明电动机有故障：
　　　　1、温度超过最高工作温度。
　　　　2、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。
　　　　这两类故障的判断和排除方法是：
　　　　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℃而使电动机温度超过最大允许工作温度。这种现象说明电动机本身是正常的。解决的办法是用人工方法使环境温度下降，如办不到，则必须减负荷运行。