電機絕緣等級容許最高溫度.doc

電機中常用的絕緣材料及其容許溫度 在進行電力拖動設(shè)計時，必須按照經(jīng)濟、可靠的原則為生產(chǎn)機械選擇電動機首要的是 _/在各種工作方式和工作條件下電動機功率的選擇，同時還要確定電動機的電流種類、形式、Oby ihc 額定電壓與額定轉(zhuǎn)速。決定電動機功率時，既要考慮電動機能夠勝任生產(chǎn)機械負(fù)載的要求，dow| Y7f #RU 還耍考慮電動機的發(fā)熱、允許過載能力與啟動能力等因素，一般情況下，以發(fā)熱問題最重要。FtK#H1X P7w,T 所以，我們首先要研究電動機發(fā)熱和冷卻的一般規(guī)律，然后再根據(jù)負(fù)載運行的不同倩況介紹.z |%/YX w 正確選擇電動機的原則和電動機運行中的監(jiān)視與維護方面的知識。j;第一節(jié) 電機中常用的絕緣材料及其容許溫度&C2j JG 9 電機中常用的絕緣材料，按其耐熱能力分為A、E、B、F、H和C六個等級。?+3|hC 1A級絕緣3q Q6F,b)Q/ A級絕緣包括經(jīng)過浸漬處理的棉紗、絲、紙等有機纖維材料以及普通漆包線上的磁)qfxy_!B 漆等。目前僅在變壓器中使用。A級絕緣的最高容許工作溫度為105。3dQV2V .J%H 2E級絕緣M8qd.dL5Jit E級絕緣包括用聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、三醋酸纖維等制成的薄膜，聚乙烯醇縮醛高 qYqh&Y_強度漆包線上的磁漆等。用在中、小型交、直流電機中。E級絕緣的最高容許工作溫度4hn/B L.?g#f v*r)P1GS為120。O% 3B級絕緣&S(NPt6Y/W:%Lbt B級絕緣包括云母、石棉、玻璃絲等無機物用有機漆或樹脂(作了耐熱性處理)作為6MA*LooF S 粘合劑制成的材料及其組合物，聚酯高強度漆包線上的磁漆等。一般大、中型同步機及Dr#x&w中、小型交、直流電機中采用。B級絕緣材料的最高容許工作溫度為130。K#a qi?%c O G t 4F級絕緣 IJz6F#Ne F級絕緣包括云母、石棉、玻璃絲等無機物用硅有機化合物改性的合成樹脂漆，或?O&F z&n+I 耐熱性能符合這一等級要求的醇酸、環(huán)氧樹脂作為粘合物而制成的材料或其組合物。FX1j J0e /w5pB 級絕緣的最高容許工作溫度為155。u2|P.H+1lJ 5H級絕緣 h t1eZ BS&dAH級絕緣包括硅有機物以及云母、石棉、玻璃絲等無機物用硅有機漆作為粘合物而BQt*DM 制成的材料。主要應(yīng)用在要求盡量縮小尺寸、減輕重量的場合，如航空電機、吊車電機E-JV RWT&y Bf牽引電機等。H級絕緣最高容許工作溫度為180。s V4a?F!Cxa 6。C級絕緣 C級絕緣包括無枯合劑的云母、石英、玻璃絲等，用熱穩(wěn)定性特別好的腫有機樹脂、 A)X&bxx/zA聚酰亞胺浸漬漆等處理過的石棉、玻璃纖維織物或其他制成物，以及聚酰亞胺基漆包線8HL.H6t;BJ 的磁漆、聚酰亞胺薄膜等。C級絕緣是要求更高的絕緣材料，目前正在推廣使用。它的u% HM8X 最高容許工作溫度在180以上。/gPl1lm0$Cf 關(guān)于絕緣材料的使用兩須注意加下兩點：.b t Tn+oX)l9Xe (1)電機的絕緣等級由它所采用的主要絕緣材料中耐熱等級最低的材料決定。在有+Oa6Y)_* Kh1 些特殊情況下，為了提高運行的可靠性，還要降低絕緣等級使用。,o+W b)Cv (2)溫度對絕緣材料壽命影響極大。實驗表明，A級絕緣材料的壽命t(a)與使用溫_l u_G 度()有如下關(guān)系：t=ce-af Lp*F5 m.C wq)f 式中c和a為試驗決定的常數(shù)。例如當(dāng)a0.088時，每當(dāng)溫度增高8，絕緣壽命就縮短gN$nS+YC4nh f1J 一半。&obb,w&M/x 如果電機是屬于短期工作的，材料的容許最高工作溫度應(yīng)根據(jù)壽命縮短的情況相應(yīng)aQ%DUUa+H地提高。da Lb5T-F#s &TynL9$G :d8dXE4| L2X;f.C 第二節(jié) 電機的發(fā)熱和測定溫度的方法,Cq2%&H0W/L ka,E aE一臺電機中的溫度分布和熱量流通情況十分復(fù)雜。各種損耗形成不同的熱風(fēng)損耗轉(zhuǎn)|HdR;V 化為熱量后，將流過不同的材料，由電機外表面散發(fā)至外面。主要的熱源來自電機內(nèi)部，SV Dw5i*ufu 即來自電流流過導(dǎo)體時產(chǎn)生的銅損耗，以及在鐵芯內(nèi)當(dāng)磁通變化時所產(chǎn)生的鐵損耗。軸承%M9? ?K$P:v 摩擦所產(chǎn)生的熱，僅為局部的熱源，對繞組和鐵芯的溫升影響不大。當(dāng)電機開始運轉(zhuǎn)后，%eN(G7S 由于熱量不斷產(chǎn)生，各部分溫度將繼續(xù)增加，直到熱量的產(chǎn)生和散發(fā)達到乎衡為止。在電y-uJ+H h|G a*l 機內(nèi)部，各點的溫度是不均勻的。在發(fā)熱量大而散熱不易之處，例如在電樞的槽的底部溫O!wd6e度為最高。絕緣材料同時也是不良的導(dǎo)熱體，沿著絕緣層的溫度梯度較高，而導(dǎo)電體同時AQN7yb;P|sa也是良好的導(dǎo)熱體，故在銅線內(nèi)部的溫度梯度很小。鋼片的導(dǎo)熱系數(shù)雖遠(yuǎn)不如銅但依舊* H cP%是良好的導(dǎo)熱體。由于相鄰登片間的絕緣層，所以沿鐵芯軸向的導(dǎo)熱系數(shù)大為減小。疊片壓!e T6X1O7k緊時壓力的大小，也可影響導(dǎo)熱系數(shù)。絕緣材料的導(dǎo)熱系數(shù)極小，僅為銅的導(dǎo)熱系數(shù)的1/1000以下。棉絲經(jīng)過浸漬處理后，導(dǎo)熱系數(shù)可以增加34倍，故浸漬對于熱量的流通有利。gT&SlV_.電機的熱量向外發(fā)散時主要依靠對流作用，其次為幅射作用。因為電機的底座和電機Y7tC!w*fN0j:_5h所接觸的空氣都為不良導(dǎo)熱體，由傳導(dǎo)作用傳熱主要在電機內(nèi)部進行。輻射作用的有效表Z|,i 面僅為電機各部分的外表面。對流作用又可區(qū)分為自然對流和強制對流兩種。自然對流作YN-W/R!|? T 用是由于和散熱面相接觸的熱空氣的上升，且其所逸出的空間由周圍的的空氣的填補；強7z _+q;B制對流作用是由待備的通風(fēng)器，例如附裝在機軸上的風(fēng)扇，在冷卻表面上形成氣流。旋轉(zhuǎn)Tw9H8K$s著的電樞本身也起著帶動氣流的作用。限制溫升的有效方法是增強散熱作用。由于電機各$% In;UZ+dtTcY部分的發(fā)熱和散熱過程比較復(fù)雜，影響的因素很多，所以對溫升的計算通常只作近似的估qG l,P t算，在設(shè)計電機時，常以經(jīng)驗數(shù)據(jù)為依據(jù)。7dZN&Z測定電機各部分溫度的方法，主要有下列四種。/E0P Z)nnJ H一、溫度計法!smS#Dl2CZ+l 此法用溫度計直接測定溫度，最為簡便。但用溫度計僅能接觸到電機各部分的表面，n-3sq8xy5w 所測得的僅為表面溫度。用溫度計無法測出電機內(nèi)部的最高溫度。D*o$Qlv:E/yG5t u8二、電阻法3U$BgLST3C rG)K7T 此法只能用以測定繞組的平均溫度，原理如下。u V-U*UF0UgQ 在電機運轉(zhuǎn)以前，我們先測得繞組的冷態(tài)電阻r1，即當(dāng)繞組溫度等于冷卻介質(zhì)溫度t1時的電阻。設(shè)電機運轉(zhuǎn)以后繞組的濕度升高至t2， 繞組的電阻便增加至r2。加溫度用攝氏來量度，則對銅線繞組有下列關(guān)系：k,fbR-FO8 r1/r2=（235+t1）/（235+t2） ? B+s%D6c%v7由上式可知，如r1、r2和t1為已知，便可求解t2。Q*D UN:K _KlB3l t1-t2，便是該繞組對冷卻介質(zhì)的溫升。對子鋁線繞組，將上式中常數(shù)235改為225。ge66JVMW 三、埋量檢溫計法 aNFit;y 較大的電機，在裝配時，常在估計到可能有較高溫度的各點，埋置檢溫計。檢溫元件有熱電偶及電阻溫度計等。檢溫計的受熱端，可以埋在槽的深處，例如導(dǎo)體與橫底之間、GE*Dj%l*Lo!y q上下層導(dǎo)體之間。檢溫計的引出端引至外面，接至測量儀表，借以讀出溫度。應(yīng)用的檢溫dcd/o3j/b7g計愈多，則所測得的溫度愈有可能接近于最熱點的溫度。a X3c?-PF 四、疊加法(雙橋帶電測溫法)ey)y7D5L,L j c 在不中斷交變的負(fù)載電流的情況下，在負(fù)載電流上疊加一微弱直流電流，以測量繞組*c)D#ba,t%vw7V直流電阻隨溫度而發(fā)生的變化從而確定交流繞組的溫升。_0O ST a bSf.B Z:W)h 電機各部分的溫升限度與所用絕橡材料的級別有關(guān)，與冷卻介質(zhì)的溫度有關(guān)，也與測Sw#I1b)A(n 量溫度的方法有關(guān)。絕緣材料的壽命決定于它在遠(yuǎn)行時的絕對溫度，而不決定于溫升。從3G2f4Z*k+T q.tj*xNd冬季到夏季，從北方到南方，環(huán)境溫度的變化很大。當(dāng)環(huán)境溫度較低時，電機的溫升限度 | kF2p yDW 可以提高，而當(dāng)環(huán)境溫度較高時，電機的溫升限度必須降低。為了明確起見，在規(guī)定電機k0A6w4_ 7m各部分的溫升限度時，必須同時規(guī)定冷卻介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溫度。我國電工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定冷卻介Q0?PoqD質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溫度為4Q。依據(jù)此規(guī)定，電機各部分的溫升，應(yīng)用不同的絕緣材料以及用不同.+Ux AUP,- 測溫方法，有不同的溫升限度。O1_S JL 7I g5rc 小 結(jié)YD d8K)Lg6a電機的額定容量是指符合定額的輸出功率。它主要取決于電機各部分絕緣材料的極限-ey+U#WQk允許溫度。電機遠(yuǎn)行時各種損耗都變?yōu)闊崃?，使電機溫度升高，并向周圍冷卻介質(zhì)散熱，d/z%Kc:x (w 最后達到熱穩(wěn)定，此時電機穩(wěn)定溫度與周圍介質(zhì)溫度之差稱為溫升，這是評價電機熱性能的