Какая температура должна быть у электродвигателя во время работы

12.12.2022

USD = 62.3813

EUR = 65.8407

KZT = 13.2116

ООО «СЗЭМО «Инжиниринг»
ООО «СЗЭМО «Электродвигатель» ООО «СЗЭМО «Завод Электромашина»

e-mail: [email protected]

Вход

ООО «СЗЭМО «Инжиниринг»
ООО «СЗЭМО «Электродвигатель»
ООО «СЗЭМО «Завод Электромашина»

+7 (812) 321-79-43

Выберите регион:

8 (800) 550 00 93


Звонок по России бесплатный

Заказать звонок

ООО «СЗЭМО «Инжиниринг»
ООО «СЗЭМО «Электродвигатель»
ООО «СЗЭМО «Завод Электромашина»

Закрыть

Во избежание перегрева агрегата и его преждевременного выхода из строя необходимо знать, какая температура должна быть у электродвигателя того или иного типа.

Классы нагревостойкости изоляции обмоток

Уровень допустимого нагрева зависит от класса нагревостойкости изоляции обмоток, которая является наименее теплостойкой частью конструкции. Он условно обозначается следующими маркерами:

• У – предельная t 90 С. Материалы – бумага, пряжа, шелковые или хлопчатобумажные ткани без пропитки изолирующим составом.
• А — предельная t 105 С. Материалы те же, но с пропиткой.
• Е — предельная t 120 С. Материал – синтетическая органическая пленка.
• В — предельная t 130 С. Материалы – стекловолокно, слюда, асбест с органическим связующим веществом.
• F — предельная t 155 С. Материалы те же что и в В c синтетическим пропитывающим и связующим веществом.
• Н — предельная t 180 С. Материалы те же что в В с кремнийорганическим пропитывающим и связующим веществом.
• С — предельная t от 180 С и выше. Материалы – стекло, керамика, кварц, слюда с неорганическим связующим составом или без. Допустимая температура электродвигателя при работе в этом случае ограничивается только свойствами изоляционных материалов.

Для перехода электродвигателя на более высокий класс требуется его капитальный ремонт.

Температурный режим эксплуатации электродвигателей

Для того чтобы двигатель работал с номинальной мощностью, температура окружающей среды не должна превышать 40 С. При ее увеличении следует снизить нагрузку на агрегат и следить за тем, чтобы температура отдельных узлов не превышала допустимого значения.

Температура электродвигателя во время работы повышается при увеличении тока устройства, что может быть спровоцировано уменьшением напряжения в питающей сети до 95% и ниже. Рост напряжения сети свыше 110% также негативно сказывается на температурном режиме двигателя, так как из-за вихревых потоков нагревается статор и растет ток в обмотках, из-за чего они перегреваются.

Исследования показывают, что нагрев изоляции на каждые 8 С сверх допустимой нормы вдвое уменьшает срок ее службы. Поэтому, если вы не хотите, чтобы агрегат вышел из строя раньше времени, перед началом его эксплуатации необходимо выяснить, какая рабочая температура электродвигателя приемлема, и строго соблюдать правила, не допуская перегрева и увеличения токовых нагрузок более чем на 10%.

Какая рабочая температура двигателя оптимальна

На приборной панели двигателя расположено достаточное количество измерительных приборов, которые, так или иначе, несут всегда самую важную информацию для водителя. Одним из таких приборов является датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя. Рабочая температура двигателя – это нормированная величина, которая должна придерживаться определенных рамок. Постараемся разобраться, как она влияет на работу мотора, какая температура является оптимальной и каковы последствия переохлаждения или перегрева двигателя?

Почему важно знать рабочую температуру двигателя

Все двигатели внутреннего сгорания склонны к перегревам. Это связано с тем, что их работа связана с высоким температурным режимом.

Дело в том, что для того, чтобы опустить поршень в нижнюю мертвую точку, нужна очень большая энергия, которая не может происходить без отдачи большого количества теплоты. Как известно металл – это материал, который очень чувствителен к широкому диапазону температурных изменений. При нагревании металла, происходит его расширение, соответственно в двигателе происходит деформация тех участков, в которых соблюдение точных размеров является залогом успешной работы силовой установки.

Для того, чтобы не нарушать работу мотора предусмотрена система охлаждения, цель которой обеспечить наиболее оптимальную рабочую температуру двигателя, при которой не происходит деформация важных частей.

Оптимальная рабочая температура для инжекторного, карбюраторного и дизельного двигателя

Все водители знают, что рабочая температура карбюраторного и инжекторного двигателя составляет порядка 90 градусов Цельсия. Для дизельного мотора эта величина может варьироваться от 80 до 90 градусов Цельсия.

После запуска двигателя и в процессе дальнейшей эксплуатации автомобиля очень важно все время контролировать рабочую температуру двигателя по датчику. Водитель должен знать, что в процессе работы мотора она должна находиться на строго заданном уровне и не иметь отклонений. Любые отклонения от нормы могут рассказать вам о неисправности какой-либо системы (в основном, охлаждения).

Последствия перегрева и переохлаждения ДВС

• Перегрев

Для начала постараемся рассказать о том, чем опасен перегрев мотора. Прежде всего, повышение температуры ведет к интенсивному кипению и испарению охлаждающей жидкости. Как только жидкость полностью выйдет из системы, охлаждение прекратится и тогда температура двигателя станет расти намного быстрее. Перегрев двигателя приводит к изменению свойств металла и к его расширению. Детали начинают деформироваться и менять свои нормальные размеры. Все это приводит к их заклиниванию и, в конечном счете, оживить мотор без дорогостоящего ремонта станет невозможным.

В настоящий момен все автомобили с бензиновым двигателем имеют опасную температуру двигателя, которая составляет 130 градусов Цельсия. При достижении температуры этой отметки как раз и происходит заклинивание двигателя.

Предельно допустимые температуры ограничиваются свойствами охлаждающей жидкости. Если температура кипения воды составляет 100 градусов, то температура кипения тосола может варьироваться от 108 до 138 градусов Цельсия. Поэтому, есть ряд двигателей, которые допустимо эксплуатировать и при 120 градусах.

К чему приводит перегрев мотора

• Переохлаждение

Как бы это странно ни звучало, но переохлаждение двигателя тоже может быть. Речь идет об автомобилях, эксплуатируемых в районах крайнего севера, где минусовая погода является повседневностью. Переохлаждение двигателя происходит, в основном,  во время движения автомобиля, когда поток холодного воздуха со стремительной скоростью обдувает радиатор и сам мотор. Прежде всего, очень быстро достигает низкой температуры охлаждающая жидкость, которая со стремительной скоростью остужает мотор даже во время работы при больших нагрузках.

Пониженная температура двигателя может привести к следующим неприятностям:

• Для карбюраторного двигателя – замерзание системы питания двигателя. В этом случае, жиклер, через который должен поступать воздух очень быстро покрывается льдом, и свечи автомобиля попросту заливает. В этом случае, продолжить движение, пока свечи не высохнут — невозможно. Решают такую проблему установкой специальной гофры на воздушном фильтре, которая набирает поток теплого воздуха возле выпускного коллектора двигателя.
• Замерзание охлаждающей жидкости. В основном такая проблема касается автомобилей, эксплуатируемых на воде. Дело в том, что при нормальном режиме работы в холодный период, температура падает до таких значений, что термостат закрывает допуск воды к радиатору. Соответственно, при движении вода в радиаторе замерзает и при выходе двигателя на повышенные нагрузки, даже с открытым термостатом, не циркулирует по радиатору, соответственно двигатель начинает перегреваться. Вот так переохлаждение может привести к перегреву. Чтобы этого не допускать, на решетку радиатора подвешивают перегородку из плотной ткани или жалюзи.
• Переохлаждение может привести к плохой работе системы отопления салона, которая так важна для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека в машине. Так как охлаждающая жидкость остывает, остывает и воздух, попадающий в салон автомобиля, соответственно, управление автомобилем начинает нести определенный дискомфорт.

Вот так рабочая температура двигателя отвечает за многие процессы, протекаемые в различных системах двигателя внутреннего сгорания. Старайтесь как можно чаще уделять этому параметру повышенное внимание, так как от него зависит жизнь вашего мотора. 

Горячая тема моторной температуры

Что сделают обеспокоенные родители, когда их ребенок скажет: «Мама и папа, кажется, я заболел»? Пощупайте лобик малыша, конечно. Это логичный первый шаг, за которым, надеюсь, последуют методы измерения, более точные, чем человеческое прикосновение, прежде чем поставить окончательный диагноз.

Возможно, именно этот обычный человеческий сценарий заставляет людей, даже тех, кто, вероятно, знает лучше, пытаться судить о состоянии асинхронного двигателя переменного тока, ощупывая его «лоб». Вот история из наших архивов в Лисоне, которая иллюстрирует опасность постановки двигательных диагнозов на основе ощущений:

Пользователь двигателя, столкнувшийся с влажной средой в части своего завода, обратился за советом, какой тип двигателя он может использовать для обеспечения максимальной долговечности. Мы порекомендовали ему попробовать моющий мотор, который выдерживает не только влажность, но и частые прямые струи из шланга, как в пищевой промышленности. Он согласился, что, хотя это не пищевой завод и он не будет мыть моторы из шланга, дополнительная влагостойкость мотора для мытья посуды имеет смысл. Поэтому он установил один из наших моющихся двигателей, который, помимо прочего, имеет внешнее покрытие из белой эпоксидной смолы.

Некоторое время спустя тот же самый клиент позвонил и сказал, что, хотя двигатель омывателя работает хорошо и не имеет явных проблем с производительностью, он, похоже, «нагревается». Причина его беспокойства заключалась в том, что белая поверхность мотора обесцвечивалась. В ходе расследования мы обнаружили, что обслуживающий персонал ощупывал поверхность двигателя, оставляя на белой поверхности грязь, масло и смазку, оставшиеся после их дневной работы. Проблема с «горячим мотором» была решена с помощью аэрозольного очистителя и тряпки. И проверка потребляемого двигателем тока, гораздо лучший способ оценить производительность, показала, что он работает правильно.

Нельзя сказать, прикоснувшись

Дело в том, что нельзя точно судить о двигателе, ощупывая его поверхность. Номинальные расчетные температуры относятся к самой горячей точке внутри обмоток двигателя, а не к тому, какая часть этого тепла передается на поверхность двигателя. Теплопередача будет сильно различаться от двигателя к двигателю в зависимости от размера и массы рамы, от того, является ли рама гладкой или ребристой, открытой или полностью закрытой, а также других факторов охлаждения. Даже КПД двигателя может иметь незначительное влияние на температуру поверхности. Например, двигатель с высокой эффективностью, хотя его внутренняя температура будет ниже из-за меньших потерь, может не иметь более низкой температуры поверхности, потому что вентиляционный вентилятор, вероятно, будет меньше, чтобы уменьшить потери на ветер. Кроме того, поверхность рамы любого двигателя представляет собой стеганое одеяло из горячих и холодных точек, связанных с внутренней циркуляцией воздуха.

Если у вас нет эталонных лабораторных данных о тепловых пробегах, которые показывают «нормальную» температуру поверхности для этой конкретной модели в точных местах на раме, температура кожи двигателя практически не дает никаких доказательств того, что происходит внутри.

Еще одно замечание: в целях безопасности , в первую очередь никто не должен прикасаться к большинству электродвигателей, если они специально не предназначены для обеспечения безопасной температуры поверхности. К таким двигателям относятся двигатели, используемые на настольных шлифовальных станках, электропилах и т. п. Для этих применений Underwriters Laboratories устанавливает максимально допустимую температуру поверхности для металлической «поверхности, подверженной случайному контакту» на уровне 70 C (158 F) после 30 минут работы в помещении с температурой 25 C (77 F). Однако даже при такой температуре вам не захочется долго прикасаться к поверхности.

Температура поверхности непрерывно (и правильно) работающего промышленного электродвигателя общего назначения легко достигает 80 C (176 F) и, возможно, достигает 100 C (212 F). Вы не можете держать руку на горячей поверхности достаточно долго, чтобы различить различия, и если вы попытаетесь, вы можете получить неприятный ожог.

Нет опубликованных стандартов относительно температуры поверхности двигателей общего назначения, хотя UL устанавливает такие стандарты для взрывозащищенных двигателей. Кроме того, производители оборудования иногда указывают необычно низкие максимальные температуры поверхности для определенных применений. Производитель вашего двигателя может помочь вам разобраться со спецификой.

Нагрев, серьезная проблема

Даже если ощупывание поверхности двигателя не является способом определения рабочей температуры, важна температура обмотки двигателя. Беспокойство, конечно же, вызывает целостность системы изоляции статора двигателя. Его функция состоит в том, чтобы отделять электрические компоненты друг от друга, предотвращая короткие замыкания и, таким образом, перегорание и выход из строя обмотки. В большинстве двигателей с рамой NEMA ключевые компоненты системы изоляции включают покрытие магнитных проводов, которое изолирует провода внутри катушки друг от друга; пазовая ячейка и изоляция фаз, как правило, листы из высокопрочного полиэстера, которые устанавливаются в пазы статора для обеспечения защиты между фазой и землей; и изоляционный лак, в который погружают обмотку статора для обеспечения влагостойкости и улучшения общих изоляционных характеристик.

Большинство людей, работающих с двигателями, слышали об общем практическом правиле, согласно которому повышение температуры на 10°С сокращает срок службы изоляции вдвое, а снижение на 10°С удваивает срок службы изоляции. Это эмпирическое правило не означает, что если вы можете поддерживать двигатель в достаточно прохладном состоянии, он будет работать вечно, потому что в двигателе есть нечто большее, чем просто его обмотки. Кроме того, у изоляции могут быть другие враги, такие как влага, вибрация, химикаты и абразивы. воздух, который может сократить его жизнь.

Более важным вопросом является температура, при которой обмотки двигателя рассчитаны на работу, поэтому они обеспечивают длительный и предсказуемый срок службы изоляции в 20 000 часов или более. Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) устанавливает специальные температурные стандарты для двигателей с различными корпусами и с различными эксплуатационными факторами. Эти стандарты основаны на классах теплоизоляции, наиболее распространенными из которых являются A, B, F и H. В таблице эти стандарты сведены к максимальным температурам обмоток, которые могут быть достигнуты двигателем при длительном сроке службы изоляции. Это общие температуры, основанные на максимальной температуре окружающей среды 40 C (104 F) плюс дополнительное тепло (повышение температуры), выделяемое при работе двигателя. Температура окружающей среды выше 40 °C может потребовать особых условий применения или специальной конструкции двигателя.

Указанные температуры относятся к двигателям с сервис-фактором 1,0. Многие промышленные двигатели имеют эксплуатационный фактор 1,15 или выше, что указывает на более высокую устойчивость к перегрузке и означает, что они могут безопасно работать при более высоких температурах. Но зачем давить? Используйте эти максимумы, и вы не ошибетесь.

Системы изоляции класса B или класса F наиболее распространены в современных двигателях промышленного назначения. Меньшие размеры, скажем, до 5 л.с., обычно относятся к классу B. От 5 до 10 л.с. многие номинальные характеристики приближаются к классу F. Это также относится к двигателям с повышенной эффективностью и инверторным режимом работы. Более 10 л.с. класс F становится наиболее распространенным. Кроме того, многие производители проектируют свои двигатели так, чтобы они работали при более низких температурах, чем позволяет их температурный класс. Например, двигатель может иметь изоляцию класса F, но повышение температуры класса B. Это дает дополнительный тепловой запас. Системы изоляции класса H редко встречаются в двигателях общего назначения, а скорее в специальных конструкциях для очень тяжелых условий эксплуатации, высокой температуры окружающей среды или высокогорных условий.

Изоляция класса А не используется в современных двигателях промышленного назначения, хотя ее можно найти в двигателях некоторых небольших бытовых приборов. Однако изоляция класса A была стандартной для промышленных двигателей, построенных в 1960-х годах и ранее — так называемые двигатели с рамой NEMAU, в отличие от сегодняшних конструкций с рамой NEMA-T. Поскольку изоляция класса А имеет такой низкий температурный диапазон, эти старые двигатели должны были иметь гораздо более низкие максимальные температуры, чем современные изолированные двигатели классов B и F. Это объясняет мнение многих давних пользователей автомобилей о том, что современные двигатели «горячие». На самом деле, они сравнимы со старыми двигателями, но их системы изоляции настолько лучше, что надежность и долговечность новых двигателей равны или лучше, чем у двигателей старой конструкции. Кроме того, более старые двигатели работали с меньшим нагревом за счет большей рамы и большего количества материала. Улучшенные системы изоляции позволили производителям двигателей вложить больше лошадиных сил в меньший корпус для максимальной экономической эффективности.

Определение правильной работы

При условии, что вы приобрели двигатель от надежного производителя, правильно подобрали его, применили и установили и эксплуатируете его в условиях, для которых он был сконструирован, у вас мало причин для беспокойства по поводу его перегрева. Однако непредвиденные изменения окружающей среды, старение оборудования, неправильное использование и другие факторы могут подвергнуть двигатель нагрузкам, для которых он не предназначен.

Выбор двигателей с встроенными устройствами защиты от перегрузки, такими как термостаты, термопары или резистивные датчики температуры (RTD), или установка устройств защиты двигателя в средствах управления двигателем может помочь обеспечить отключение двигателя от сети до того, как произойдет повреждение обмотки. Поскольку предохранители и термостаты, как правило, являются очень надежными устройствами, если двигатель постоянно «отключается», это обычно означает его перегрев. Защита двигателя того или иного типа рекомендуется практически для любого применения. Ваш поставщик двигателя может помочь разобраться в деталях.

Хорошим полевым испытанием является проверка потребляемого двигателем тока с помощью клещевого амперметра. Если потребляемый ток меньше или равен номиналу, указанному на паспортной табличке, вы можете быть уверены, что с обмотками все в порядке, включая их температуру, если двигатель работает в приложении, для которого он разработан.

Метод сопротивления. Более точным методом определения температуры обмотки является метод сопротивления. Для этого теста требуется омметр, способный измерять очень низкое сопротивление. Для двигателей мощностью примерно до 2 л.с. показания счетчика должны быть точными до 0,1 Ом; от 2 до 20 л.с., 0,01 Ом; а для более крупных двигателей от 0,001 или еще лучше до 0,000001 Ом.

При отключенном двигателе от линий электропередач сначала с помощью омметра определите сопротивление между выводами двигателя на холодном двигателе. Затем подключите двигатель и дайте ему поработать в условиях нормальной нагрузки, пока рабочая температура не стабилизируется. Обычно это занимает 3 или 4 часа, возможно, больше, в зависимости от размера двигателя. Отключите двигатель от источника питания и как можно быстрее выполните еще одну проверку сопротивления.

Затем введите эти показания сопротивления в холодном и горячем состоянии в следующую формулу, чтобы определить температуру обмотки

Где:

T _t = общая температура обмотки, C T _c = температура холодного двигателя (окружающей среды), C (Двигатель должен находиться в окружающей среде достаточно долго, чтобы достичь этой температуры. ) R _h = сопротивление двигателя в горячем состоянии, Ом R _c = сопротивление двигателя в холодном состоянии, Ом 234,5 = константа для медных обмоток

в сочетании с корреляционными испытаниями с использованием термопар, помещенных в обмотки и в определенных местах на поверхности двигателя. Это испытание позволяет получить профиль теплового пробега для конкретной модели двигателя. Только обращаясь к таким данным, относящимся к конкретной конструкции, можно установить какую-либо корреляцию между температурами поверхности и обмотки.

Защита от перегрева

Производители двигателей несовершенны. Иногда двигатель перегревается из-за производственного или конструктивного дефекта. Но гораздо чаще проблемы с перегревом мотора связаны с неправильным применением. Перегрузка является основной причиной. Это связано с использованием двигателя меньшего размера, ситуация, которая может стать более распространенной, поскольку забота об энергоэффективности делает акцент на отказе от двигателей увеличенного размера. Используйте загрузку 80% в качестве ориентира. Большинство электродвигателей достигают максимальной эффективности при такой нагрузке, и остается комфортный запас по перегрузке. К другим распространенным причинам перегрузки относятся заклинивание нагрузки, вызывающее блокировку ротора двигателя, несоосность звеньев силовой передачи и повышенные требования к крутящему моменту ведомой нагрузки.

Условия окружающей среды, которые могут привести к перегреву двигателя, включают высокие температуры окружающей среды (особенно обратите внимание на окружение двигателя; находится ли двигатель рядом с нагревательным устройством?) и большие высоты над уровнем моря. Выше 3300 футов разреженный воздух имеет меньшую охлаждающую способность. Возможно, вам придется снизить мощность двигателя в этих условиях, возможно, выбрав следующий размер. Еще одной проблемой для окружающей среды являются грязь и волокна, которые могут забивать вентиляционные отверстия, покрывать теплорассеивающие поверхности и вызывать различные механические проблемы. Если он грязный, используйте полностью закрытый двигатель, а не открытый.

Еще одной причиной перегрева являются проблемы с питанием. Низкое напряжение заставит двигатель потреблять более высокий ток для обеспечения той же мощности, а более высокий ток означает более высокую температуру обмотки. Подумайте, что падение напряжения на 10% может вызвать почти такое же повышение температуры.

Чрезмерное или продолжительное высокое напряжение насыщает сердечник двигателя, а также приводит к перегреву. В трехфазных двигателях дисбаланс фаз может вызвать высокие токи и чрезмерный нагрев, крайним случаем является полная потеря напряжения в одной фазе (так называемая однофазность), что, если не будет надлежащей защиты, приведет к сгоранию двигателя.

В качестве причины перегрева часто упускают из виду количество циклов пуска-останова в час. При запуске типичный двигатель потребляет в пять-шесть раз больше номинального рабочего тока. Этот пусковой ток значительно ускоряет нагрев. Большинство конструкций двигателей с непрерывным режимом работы предназначены именно для этого — работают непрерывно. Несмотря на то, что в отношении нагрузки и времени простоя предусмотрены различные положения, NEMA по существу ограничивает трехфазный двигатель с длительным режимом работы двумя пусками подряд, прежде чем дать двигателю достаточно времени для стабилизации до его максимальной продолжительной рабочей температуры. Это сильно зависит от приложения, поэтому лучше проконсультироваться с производителем вашего двигателя, если вы сталкиваетесь с высокоциклическим приложением. Может потребоваться индивидуальный дизайн.

Наконец, обратите особое внимание при использовании преобразователей частоты с регулируемой скоростью, особенно если вы подключаете преобразователь к старому двигателю. «Синтезированная» форма волны переменного тока инвертора увеличивает нагрев двигателя. Тем не менее, технологические достижения продолжают улучшать форму волны, чтобы она больше приближалась к асинусоидальной волне. Что еще более важно, будьте особенно осторожны при эксплуатации двигателя с инверторным питанием на низкой скорости двигателя (менее 50 % от базовой скорости) в течение длительного времени, если только двигатель не оснащен охлаждающим вентилятором с отдельным питанием, который обеспечивает постоянную подачу охлаждающего воздуха на двигатель независимо от скорости двигателя.

Современные двигатели с инверторным режимом работы имеют более высокие характеристики изоляции, чтобы решить эту проблему, а надежные системы изоляции, используемые в большинстве современных промышленных двигателей общего назначения, подходят для многих применений. Однако в крайних случаях может потребоваться дополнительный источник охлаждения.

Крис Медингер — национальный менеджер по обслуживанию Leeson Electric Corp., Графтон, Висконсин. За 20 лет работы в автомобильной промышленности он также работал инженером по качеству и администратором прототипов двигателей.

Что касается двигателей, то насколько они горячие?

Техник по техническому обслуживанию нередко звонит в сервисный центр по поводу отремонтированного двигателя, который теперь «нагрелся». На вопрос, насколько жарко, чаще всего отвечают: «Ну, я не могу держать его в руках!» Подумайте об этом ответе на минуту. Типичный человек может терпеть прикосновение к чему-либо при температуре от 60 до 65 градусов по Цельсию (от 140 до 150 градусов по Фаренгейту), в зависимости от мозолей, болевого порога или количества зрителей. Теперь помните об этих цифрах, когда будете читать следующее обсуждение типичных рабочих температур двигателя.

Стандарты NEMA MG 1-2011, 12.43 определяют превышение температуры для двигателей при максимальной температуре окружающей среды 40 C. Здесь следует отметить два момента. Во-первых, в соответствии со стандартом NEMA температура здесь указана в градусах Цельсия; Эквиваленты по Фаренгейту предоставляются только там, где это уместно. Во-вторых, температура окружающей среды относится к температуре окружающего воздуха. Некоторые путают это с ожидаемым повышением температуры двигателя, что не так.

Температурный диапазон класса F (155 C) популярен в наши дни, поэтому его стоит обсудить. При использовании изоляции класса F максимально допустимое повышение температуры изоляции обмотки двигателя составляет от 105 до 115 C в зависимости от конфигурации двигателя. Например, если двигатель, о котором сообщается, что он «нагревается», имеет эксплуатационный фактор 1,15, максимальное повышение его температуры составит 115°C плюс 40°C окружающей среды. Обмотка, встроенная в паз, почти всегда является самой горячей частью, поэтому температура обмотки для этого двигателя может достигать 155 °С.

Конструкция двигателя

Поверхность, к которой пытался прикоснуться наш техник, будет несколько холоднее температуры обмотки в зависимости от конструкции двигателя. Например, на большом чугунном, полностью закрытом двигателе с вентиляторным охлаждением (IP 54) поверхность может быть на 20–25 °C холоднее, чем горячая точка обмотки, но только на 10–15 °C холоднее на двигателе с катаной стальной рамой, где поверхность намного ближе к обмотке. Перепады температур часто намного больше — до 60 °C — для открытых двигателей с защитой от капель (IP 12) и корпусов с защитой от атмосферных воздействий I (WP I) или с защитой от атмосферных воздействий II (WP II). Различия в поверхностях рамы из плоского стального проката и ребристых чугунных рам также влияют на количество тепла, которое ощущает наш техник.

Конечно, двигатели не предназначены для работы при максимально допустимой температуре, потому что это резко сокращает срок службы двигателя. Фактически, повышение рабочей температуры на каждые 10°С сокращает срок службы изоляции вдвое. Таким образом, конечная конструкция — это та, которая оптимизирует срок службы и работу двигателя, сохраняя при этом затраты на производство, техническое обслуживание и эффективную эксплуатацию на как можно более низком уровне.

В качестве примера предположим, что двигатель с температурой нагрева 65°C (очень консервативно по большинству стандартов) запущен в эксплуатацию в жаркий летний день. Если температура окружающей среды 35 C (95 F), общая температура обмотки будет: 65 + 35 = 100 C. Если двигатель сконструирован так, что его поверхность примерно на 20 C холоднее, чем обмотка, температура поверхности будет: 100 — 20 = 80 C (176 F). ) — т. е. слишком горячая, чтобы можно было безопасно прикасаться! Помните, что это консервативная конструкция, поэтому температура поверхности многих двигателей будет намного выше.

Двигатели с термозащитой

На первый взгляд, максимальный предел повышения температуры двигателя, указанный в NEMA Stds. MG 1, 12.43, по-видимому, противоречат тем, которые указаны для тех же классов изоляции в стандартах NEMA. МГ 1, 12.56 и Таблица 12-8. На самом деле максимальные температуры, показанные на рис. 3, относятся только к двигателям с «тепловой защитой».

Слова «Тепловая защита» на паспортной табличке двигателя указывают на то, что устройство тепловой защиты является неотъемлемой частью машины и при правильном применении защитит ее от опасного перегрева. Другими словами, двигатели с тепловой защитой являются исключением из правил. Если двигатель имеет этот дополнительный специальный слой защиты, могут быть разрешены более высокие температуры . Основываясь на нашем предыдущем примере, вы можете увидеть, как эти более высокие температуры обмотки повлияют на температуру поверхности двигателя.

Тепловая защита и, соответственно, более высокие предельные значения температуры, как правило, предназначены для двигателей меньшего размера. Однако даже в этом случае производители двигателей не будут проектировать двигатель для работы при максимально допустимой температуре, если этого не требуют соображения применения.

Особые случаи

В некоторых случаях двигатель должен быть помещен в кожух для снижения шума или по другим причинам. В таких случаях следует уделять особое внимание контролю температуры окружающей среды внутри корпуса , в котором расположен двигатель. Охлаждения обычно достаточно, если вспомогательное охлаждение обеспечивает тот же объем воздуха, что и встроенный вентилятор двигателя.

Если приводимое оборудование выделяет тепло (например, компрессор) и находится в корпусе двигателя, это может способствовать повышению температуры двигателя. Один пример, который приходит на ум (детали расплывчаты, чтобы защитить невиновных), включал более 100 компрессоров, каждый из которых был размещен в корпусе со своим приводным двигателем и оснащен радиатором для охлаждения газа по мере его сжатия и сжижения. К сожалению, воздух для охлаждения всасывался через радиатор, а затем выбрасывался вентилятором на приводном двигателе. При таком расположении температура окружающей среды в корпусах достигала 70°С, что приводило к предельным термическим нагрузкам на изоляцию обмотки двигателя. Перегретая смазка также опорожняла корпуса подшипников, что приводило к многочисленным отказам подшипников.

Контроль температуры является важным фактором успешной работы двигателя. Необходимо соблюдать осторожность при проектировании, применении и обслуживании этих машин, чтобы оптимизировать их производительность и срок службы. Сказав все это, небезопасно класть руку на двигатель, чтобы проверить, не слишком ли он горячий; вместо этого возьмите термометр.

Джим Брайан, специалист по технической поддержке Ассоциации обслуживания электрооборудования (EASA).

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете.