防爆工作時(shí),在其有效部分產(chǎn)生的各種損耗都要轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚痣姍C(jī)溫度的升高。電機(jī)開始工作時(shí),所產(chǎn)生的相應(yīng)損耗幾乎全部用于提高電機(jī)有關(guān)部件本身的溫度。
但隨著防爆電機(jī)溫度的升高,電機(jī)與周圍介質(zhì)之間的溫度差也逐漸增大,散失到周圍介質(zhì)中去的熱量相應(yīng)地也逐漸增多,電機(jī)本身溫升升高的速度則逐漸變慢。Z后,電機(jī)中產(chǎn)生的全部熱量都傳給周圍介質(zhì),達(dá)到了熱穩(wěn)定狀態(tài)。通常每小時(shí)溫度變化小于1K時(shí),即認(rèn)為已達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。
溫升限值與所用絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱等級(jí)有關(guān)。采用耐熱等級(jí)較高的絕緣結(jié)構(gòu)時(shí),由于允許溫升高,防爆電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)可以取較高的電磁負(fù)荷或熱負(fù)荷。
理論與實(shí)踐相結(jié)合的結(jié)合,會(huì)對(duì)防爆電機(jī)設(shè)計(jì)注入一些非常有用的經(jīng)驗(yàn)性內(nèi)容,結(jié)合防爆電機(jī)的實(shí)際使用工況,及所要求的使用壽命,可以選擇性地對(duì)防爆電機(jī)的方案進(jìn)行調(diào)整,以達(dá)成適用和經(jīng)濟(jì)的效果。
但有些內(nèi)容要說明:比如E級(jí)絕緣長(zhǎng)期工作的Z高溫度是120℃,減去冷卻介質(zhì)的溫度40℃,允許溫升本應(yīng)為80K,但電阻法規(guī)定溫升限度為75K,這5K余量是考慮到用電阻法得到的是繞組平均溫度,其與Z熱點(diǎn)的溫差按經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)取為5K。對(duì)于表面裸露的單層繞組,由于散熱條件較好,就不需作此考慮。耐熱等級(jí)高,允許的熱流強(qiáng)度可以大些,由此其平均溫度與Z熱點(diǎn)之間的差別也按經(jīng)驗(yàn)規(guī)定得大些,如B級(jí)為10K,H級(jí)為15K等。實(shí)際上可以說,測(cè)量方法等所引起的差異只不過是一個(gè)修正因素。
關(guān)于溫升規(guī)定還可進(jìn)一步討論如下:
首先,必須與對(duì)防爆電機(jī)提出的工作壽命要求聯(lián)系起來。例如,采用A級(jí)絕緣的一般電機(jī),如在105℃溫度下連續(xù)工作,其壽命約為4~5年。由于實(shí)際上電機(jī)不會(huì)經(jīng)常工作在這個(gè)Z高溫度下,若要求合理的工作壽命為10~15年,那么仍可規(guī)定允許Z高溫度為105℃。對(duì)于牽引電機(jī),由于安裝空間受限制等原因,也允許適當(dāng)縮短電機(jī)的壽命,例如A級(jí)絕緣,即可允許Z高溫度為120℃。
防爆電機(jī)的允許Z高溫度,除了出于考慮所使用的絕緣結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性與壽命之外,有時(shí)還取決于其它一些因素。例如,耐高溫的合成絕緣材料出現(xiàn)后,限制允許Z高溫度的因素一是因溫度高則銅損耗增大,導(dǎo)致效率偏低;二是當(dāng)高于150℃時(shí)潤(rùn)滑系統(tǒng)工作困難,直流電機(jī)換向困難。因此許多廠家雖然使用F級(jí)和H級(jí)絕緣,但溫升限度常常仍有規(guī)定不超過B級(jí)絕緣的允許值的;這樣還有利于電機(jī)壽命。
另外,對(duì)于目前所采用的各種冷卻系統(tǒng)來說,冷卻介質(zhì)的溫度基本上取決于大氣溫度,并且在數(shù)值上和大氣溫度基本相同。
我國各地年平均溫度都在2℃以下,平均Z高溫度不超過35℃,而絕對(duì)Z高溫度一般在35~40℃之間,但也有個(gè)別地區(qū)在40~45℃之間的。目前世界各國大體上都采用大部分地區(qū)的天氣絕對(duì)Z高溫度作為冷卻介質(zhì)的溫度。如美國取40℃,俄羅斯則取35℃。我國南北緯度相差較大,此溫度本應(yīng)南北不同,但為了統(tǒng)一起見,電機(jī)的國家基本標(biāo)準(zhǔn)仍規(guī)定冷卻介質(zhì)的溫度不超過40℃。當(dāng)然,實(shí)際上冷卻介質(zhì)達(dá)到絕對(duì)Z高溫度的機(jī)會(huì)是不多的,即使達(dá)到了,時(shí)間也不會(huì)持續(xù)很久。所以電機(jī)實(shí)際的工作溫度經(jīng)常是低于允許的Z高溫度的,因而根據(jù)絕緣老化速度與溫度的關(guān)系,在采用絕對(duì)Z高溫度作為冷卻介質(zhì)的溫度時(shí),電機(jī)中絕緣的壽命應(yīng)該比在允許Z高溫度下能夠連續(xù)工作的時(shí)間要長(zhǎng)得多。