第一節 電動機的發熱與冷卻
電動機在運轉過程中本身要發熱。因為定子繞組和轉子籠條都有一定的電阻,當有電流通過時,部分電能就變成了熱能。除此之外,電動機定子鐵芯中磁通的變化會引起鐵芯發熱,軸承內的摩擦會使軸承發熱。這些熱量勢必引起電動機的溫度升高。
在電動機中,耐熱最差的是繞組的絕緣材料,不同等級的絕緣材料,其允許的最高工作溫度是不同的,電動機中常用的絕緣材料分為四級。
第一級Y級絕緣。包括木材、紙、天然纖維的紡織品等等。允許最高工作溫度是90°C。
第二級A級絕緣。包括用絕緣體處理過的Y級絕緣材料,普通康包線的絕緣,油性瀝青漆等等。允許最高工作溫度是105°C。
第三級E級絕緣。聚脂薄膜(一種人造材料,透明的薄膜厚度有0.06~0.1mm)與A級絕緣材料的複合物,玻璃布,高強度漆包線(型號QQ)的絕緣,油性樹脂漆等。允許最高工作溫度是120°C。
第四級B級絕緣。包括聚脂薄膜,經過適當處理的雲母,玻璃纖維,石棉,聚脂漆包線(型號QI)的絕緣,聚脂絕緣漆等材料。允許最高溫度是130°C。以上提到各種絕緣材料的允許最高工作溫度,並不意味著超過這個溫度絕緣材料馬上就會損壞;而是表明在不超過允許的最高溫度以下工作,絕緣材料的壽命長,可達20年以上。如果工作溫度超過允許的最高溫度,則絕緣材料加速老化,變質變脆,電動機壽命縮短。工作溫度每超過允許最高溫度8-10°C,電動機絕緣壽命就縮短一半。
電動機的發熱情況往往用電動機溫度與周圍環境溫度之差來表示(稱為“溫升”)。我國規定的標準環境溫度(電動機周圍的氣溫)是40°C,電動機的溫升就是根據這個標準環境溫度而標出的。比如,電動機的絕緣為E級材料,溫升允許最高溫度120°C,減去標準環境溫度40°C,等於80°C。電動機製造廠保證在電動機發出的功率不超過額定容量的條件下,電動機的溫升不超過規定的允許值。
有的電動機銘牌標有絕緣等級,比如絕緣等級A;有的電動機銘牌上卻標有溫升,比如溫升65°C。這兩種表示方法的意義是相同的,它們都說明:電動機內部所采用的絕緣材料的允許最高工作溫度是105°C。當電動機達到額定功率時,電動機內部的最高溫度將比周圍的空氣溫度高出65°C。
從上麵的敘述中可以發現,如果周圍的氣溫是40°C時,電動機達到額定功率,電動機內部的最高溫度恰好等於絕緣材料所允許的最高溫度。如果周圍溫度超過40攝氏度,而電動機仍然運行在額定功率,則電動機過熱,內部的溫度超過允許的最高值。所以電動機的工作地點應通風良好,避免日曬和火烤,保持周圍氣溫不超過40°C。如果周圍的氣溫無法降到40°C以下,為了保證電動機不過熱,電動機運行時的功率就應該降低,因為降低功率就等於減少了電動機本身的發熱。當環境溫度高於40°C時,電動機功率的減小可與此相反,如果環境溫度低於標準溫度40°C,電動機的運行功率可以增加一些列出了環境溫度低於40°C時,電動機功率可增加的百分數。但周圍溫度即是低於30°C時,電動機功率的增加也不能超過8%,因為功率的增加還要受到其它因素的限製。
電動機的冷卻,不但決定於周圍空氣的溫度,而且還決定於周圍空氣流動的情況,電動機在轉子兩端裝有內風扇,對於封閉電動機,內風扇起到加快電動機內部空氣的流動,使各處溫度趨向均勻的作用,以免電動機內部繞組發熱嚴重,溫度過高而燒壞繞組。對於防護式電動機,風扇加強了電動機內部和外部的空氣對流,讓外部病冷空氣經過電機內部帶走大量的熱。封閉式電動機外部的風扇和風罩,在冷卻電動機方麵起到很大作用,當電動機運轉時,風扇的風由風罩彙集起來,順著機座上的散熱片吹出,起到良好的散熱作用。