电机温度与温升的概念及测量和计算

电机温度与温升的概念及测量和计算

电机温度与温升的概念及测量和计算

电机绕组、轴承及其它部件，只有低于其最高允许工作温度下使用，才能保证其经济使用寿命和运行可靠性。《电气时代》2001年第2期刊登的《温度与温升》值得学习和深思。笔者愿借题再探讨有关认识。

电机的发热避免不了的想到了发热程度，涉及到电机发热程度的理论认识是：温升，温升限度、绝缘材料、绝缘结构，耐热等级等。因此，要认识和理解上面几个名词的含义，才能更好地注意和修正电机的发热程序。

1．温升电机温升温升限度

（1）某一点的温度与参考（或基准）温度之差称温升。也可以称某一点温度与参考温度之差。

（2）什么叫电机温升。电机某部件与周围介质温度之差，称电机该部件的温升。

（3）什么叫电机的温升限度。电机在额定负载下长期运行达到热稳定状态时，电机各部件温升的允许极限，称温升限度。电机温升限度，在国家标准GB755-65中作了明确规定，如附表所示。

在电机中一般都采用温升作为衡量电机发热标志，因为电机的功率是与一定温升相对应的。因此，只有确定了温升限度才能使电机的额定功率获得确切的意义。

2．绝缘材料绝缘结构耐热等级

（1）什么叫绝缘材料。用来使器件在电气上绝缘的材料称绝缘材料。

（2）什么叫绝缘结构。一种或几种绝缘材料的组合称绝缘结构。

（3）什么叫耐热等级。表示绝缘结构的最高允许工作温度，并在这样的温度下它能在预定的使用期内维持其性能，在允许的范围内及其所分的等级耐热等级。耐热等级分为Y级90℃、A级10℃、E级120℃、B级130℃、F级155℃、H级180℃和H级以上共七个等级。

从上所述，电机中不同耐热等级的绝缘材料有着不同的最高允许工作温度。所谓最高允许工作温度是指：在此温度下长期使用时，绝缘材料的物理、机械、化学和电气性能不发生显著恶性变化，如超过此温度，则绝缘材料的性能发生质变，或引起快速老化。因此，绝缘材料最高允许工作温度是根据它经济使用寿命确定的。从附表中可以看到，温升限度基本上取决于绝缘材料的等级，但也和温度的测量方法、被测部的传热和散热条件有关，取决于绝缘材料的最高允许工作温度。当周围冷却介质（例如空气）的最高温度确定后，就可根据绝缘材料的最高允许工作温度规定电机部件的温升限度。根据统计我国各地的绝对最高温度一般在35～40℃之间，因此在标准中规定+40℃作为冷却介质的最高标准。

3．温度的测量

（1）冷却介质温度测量。所谓冷却介质是指能够直接或间接地把定子和转子绕组、铁心以及轴承的热量带走的物质；如空气、水和油类等。靠周围空气来冷却的电机，冷却空气的温度（一般指环境温度）可用放置在冷却空气进放电机途径中的几只膨胀式温度计（不少于2只）测量。温度计球部所处的位置，离电机1～2m，并不受外来辐射热及气流的影响。温度计宜选用分度为0.2℃或0.5℃、量程为0～50℃为适宜。

（2）绕组温度的测量。电阻法是测定绕组温升公认的标准方法。1000kW以下的交流电机几乎都只用电阻法来测量。电阻法是利用电动机的绕组在发热时电阻的变化，来测量绕组的温度，具体方法是利用绕组的直流电阻，在温度升高后电阻值相应增大的关系来确定绕组的温度，其测得是绕组温度的平均值。冷态时的电阻（电机运行前测得的电阻）和热态时的电阻（运行后测得的电阻）必须在电机同一出线端测得。绕组冷态时的温度在一般情况下，可以认为与电机周围环境温度相等。这样就可以计算出绕组在热态的温度了。

（3）铁心温度的测量。定子铁心的温度可用几只温度计沿电机轴向贴附在铁心轭部测量，以测得最高温度。对于封闭式电机，温度计允许插在机座吊环孔内。铁心温度也可用放在齿低部的铜—康铜热电偶或电阻温度计测量。

4）轴承温度的测量。滚动轴承的温度尽可能在靠近轴承外圈处测量，温度计可插在端盖轴承室加油孔内，也可贴附在轴承盖上，但所测量度比轴承外圈温度低15～25%。

（5）机壳温度的测量。测量机壳温度时，对防护式电机，应把温度计放在机壳中部。对于封闭扇冷却式电机温度计应放在离外风扇较远一端。

4．温度与温升的计算

（1）看绕组的温度是否超过绝缘材料最高允许工作温度。计算方法是：电机铭牌上规定的温升加上环境温度，再加上平均温度和最热点的温度之差，所得的数值不超过绝缘材料的最高允许工作温度。如：铭牌上规定温度为75℃，环境温度为40℃，平均温度与最热点温度差为5℃，它们三个数之和，75℃+4℃+5℃=12℃，查表得知温升为75℃的绝缘材料为E级，最高允许工作温度120℃，没能超过规定温度，电动机可继续运行。平均温度和最热点温度之差（估计值）：A、E级绝为5℃，B、E级绝缘为10℃H 级为15℃测量方法引起的差异只是一个修正因数，在能够直接测电机部件最热点的温度时就不需要考虑修正。

（2）看是否超过电机温升（实际也属于计算温度范筹）。用电阻法测量电动机绕组发热时电阻变化，来测量绕组的温度。绕组的温度由T1℃变化为T2℃时，其电阻变化规律可用下式表示：式中 R1—运行前温度为T1℃时，绕组的电阻值（Ω）；R2—运行后温度为T2℃时绕组的电阻值（Ω）；K—常数；铜线K 为235，铝线K为228。当周围介质温度为T1℃时，测得电机绕组的电阻值为R1，电机运行后，绕组温度升高，电阻值变为R2。则可根据上述公式计算出电动机绕组温度变化后的温度T2℃。计算出的温度值T2℃只是绕组平均温度，而不是绕组的最热点温度，但算出的温度值要比温度计测的温度值高。

例：一台E级绝缘三相异步电动（铜绕组），在环境温度为30℃情况下，电机在运行前测出每相绕组的电阻值为1.9Ω，运行一段时间后，绕组温度升高，停电立即再次测量绕组值为2.3Ω计算这台电动机温升。

解：据题意知：R1=1.9Ω、R2=2.3Ω、T1=30Ω，按公式计算：

按环境温度不超过40℃计算，温升为85.78℃-40℃=45.78℃，查表E级绝缘温升为75℃，因此该台电机的温升没有超过允许值。从上述可以看出，只有知道各级绝缘的最高允许工作温度，从电机铭版上得知耐热等级或温升，就可以判断和计算出电机发热程度是否在正常范围内。目前，电动机铭牌上一般标注“绝缘等级”，但也有标注为“温升”的。