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如何测定电机设备的最高表面温度

在防爆设备的检验过程中有一项非常重要的关注点,那就是设备的最高表面温度。那怎么通过试验测定样品的最高表面温度呢?

测定最高表面温度的试验,要在设备达到最高表面温度时的最不利条件进行。当温升的变化不超过2K/h时,则认为已达到最终稳定温度。那么问题来了,什么时候是最不利的条件呢?这也是防爆检测认证中比较常见的处理方法,大家可以学习和参考。

电机设备

GB 3836.1-2010中规定试验应在额定电压的90%~110%之间。对用于由交流发电机供电(无论是地区供电或经电网),且频率为固定的电源上的交流电机,电压和频率的综合变化分为A和B两个区。在区域B内运行时,温升可较额定电压和频率时高,并很可能高于区域A。

交流发电机供电原理图

在设备的运行过程中,通常有两种常见的理想负载模型。第一种为恒阻抗型,如风机、水泵等可视为这种情况,在这种条件下它们转速越高负荷越大,也就是说电压越高,电流越大,发热越严重。另一种为恒功率型,如球磨机,它的转速与功率无关,也就是说电压升高时它的电流是减小的,电机温度降低。电压降低时,电机温度反而升高。

对于应用不太复杂的设备,一般可以按照上述两种模型进行分析选择试验电压。但对于较为复杂的设备,例如异步电动机,则很难简单进行判断。在即将启用的GB/T 3836.1-2021标准中,指出:

  • 额定功率小于5kW的小型异步电动机,在高于额定电压的条件下运行时,因为铁耗和磁化电流随着过电压下铁芯饱和而快速增加,通常出现最高表面温度。
  • 功率为5kW~20kW的异步电机受多种性能因素的影响,没有具体设计的详细了解不可能预测最终影响。
  • 超过20kW的异步电动机,在低于额定电压的条件下运行时,因电流增加导致I2R损耗的增加,通常出现最高表面温度。在这种情况下,这些损耗通常高于过电压引起的铁耗和磁化电流所引起的损耗。

而当变频器连接电机时,情况则更为复杂,由于篇幅有限,在这里就不继续探讨了。

总之,在对非理想模型下的复杂设备进行最高表面温度测定时,通常难以直接通过经验确定试验电压,最好在实际试验总通过调整电压等相关参数找到最严苛的工作状态进而测得电机设备的最高表面温度。