供水系统水泵电机的温升
2018-1-2 21:55:34

 “温升”是衡量和评价供水系统水泵电机发热程度的重要参数,供水系统水泵电机额定负载时热平衡状态下测得。终端客户感知电机好坏,惯常做法就是摸电机,看壳体温度如何,虽不准确却也大体把脉了电机温升状况。


供水系统水泵电机发生故障时,最为显著的初始特征就是“手感”温升异常:“温升”突然增大或超过正常工作温度。这时若能及时采取措施,至少可以避免大的财产损失,甚至躲过一场灾难。


供水系统水泵


供水系统水泵电机温升


温升是电机工作温度与环境温度的差值,是由电机运行时发热引起。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。


电机在发热的同时也会散热,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,也就是我们常说的热稳定。


当发热增加或散热减少时都会打破平衡,使温度继续上升,扩大温差,我们就必须增采取散热措施,使电机在另一个较高的温度下再度达到新的平衡。但这时的温差即温升已比以前增大了(公众号:泵管家),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。


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,但实际上还是与环境温度、海拔等因素有一定关系。


● 当气温下降时,由于绕组电阻下降,铜耗会减少,因此正常电机的温升会稍许降低。


● 对自冷电机,环境温度每增10℃,温升会增加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,无论电机设计者还是使用者都应该清楚该问题。


● 空气湿度每高10%,因导热条件会改善,温升可降0.07~0.4℃。空气湿度增加的同时又衍生出另一个问题,就是电机非运行状态下的防潮问题,针对于温热环境,我们就必须采取措施避免电机绕组受潮,按照湿热带环境工况设计和维护。


● 电机在高海拔环境运行时,海拔以1000m为标准,每升100m,温升增加其极限值的1%。该问题是设计人员必须考虑的问题,我们型式试验的温升值并不能完全代表实际运行状态,也就是说对于高原环境电机,应通过实际数据的积累,适度提高其指标裕度。


温升与温度


对于供水系统水泵电机生产厂家,更关注电机的温升,但对于电机使用终端客户,则更直观的关注电机温度;一台好的电机产品,应同时兼顾温升与温度,确保电机的性能指标及寿命符合要求。


某一点的温度与参考(或基准)温度之差称为温升。也可以称某一点温度与参考温度之差。电机某部件与周围介质温度之差,称电机该部件的温升;温升是一个相对值。


耐热等级


在允许的范围内及其所分的等级即电机的耐热等级。如果超过这个限度,绝缘材料的寿命就急剧缩短,甚至会烧毁。这个温度限度,称为绝缘材料的允许温度。


电机温升限度


电机在额定负载下长期运行达到热稳定状态时,电机各部件温升的最高允许极限,称温升限度。绝缘材料的允许温度,就是电机的允许温度;绝缘材料的寿命,一般就是电机的寿命。但从客观的角度分析,电机的实际温度对轴承、润滑脂等有直接的关系,所以,应综合考量这些关联因素。


电机负载运行时,从尽量发挥它的作用出发,所带负载即输出功率越大越好(若不考虑机械强度)。但是输出功率越大、损耗功率就会越大,电机温度就会越高。我们知道,电机内耐温最薄弱的东西是绝缘材料,如漆包线。绝缘材料耐温有个限度,在这个限度内,绝缘材料的物理、化学、机械、电气等各方面性能都很稳定,其工作寿命一般约为20年。


绝缘等级


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,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。如果运行温度长期接近或超过材料的极限工作温度,则绝缘的老化会加剧,寿命也会大大缩短。


所以电机在运行中,工作温度是寿命的主要和关键因素。也就是说关注电机温升指标的同时应充分考虑电机的实际运行工况,按照工况的严酷程度,预留足够的设计裕度。


绝缘系统


供水系统水泵电机电磁线、绝缘材料、绝缘结构的综合应用实体,与制造工艺装备、技术指导文件紧密相关,是工厂最为机密的技术。在电机安全评价中,将绝缘系统作为一项关键的综合评价对象。


绝缘性能


绝缘性能是电机非常关键的性能指标,综合反映了电机的安全运行性能和设计制造水平。


在电机方案设计环节,首要考虑的是采用怎样的绝缘系统,该绝缘系统是否与工厂的工艺装备水平匹配,在行业中是领先还是落后。特别要强调的是量力而行最为重要,否则工艺装备水平达不到的情况下一味追求领先,再先进的绝缘系统也制造不出绝缘性能可靠的电机来。


这些问题我们必须兼顾


●   电磁线选择的符合性。电机电磁线的选择应与电机绝缘等级相匹配;对于变频调速电机还要考虑电晕对电机的影响。实际经验证实,厚漆膜电机线可以适度包容电机温度以及温升的一些影响,但电磁线的耐热等级更重要。这是不少设计人员容易错觉的一个常见问题。


●   复合材料的选择必须严格控制。在一个电机厂检查时发现,因材料短缺的问题,生产工人会用低于图样要求的材料代用,这种代用导致电机存在极大的质量隐患。


●   对于轴承系统的影响。电机温升是一个相对值,但电机温度则是一个绝对值,电机温度较高时,通过轴直接传到轴承的温度会更高,如果是通用型轴承,则轴承很容易失效,再加上润滑脂的流失和失效,则电机很容易出现轴承系统问题,直接导致电机故障,甚至是致命性的匝间或过载。


●   电机的使用工况。是电机设计初期必须考虑到的问题,按照高温环境测算电机的工作温度,对于高原环境电机,实际的电机温升要高于试验温升值。


 


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