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引言

在日常工作中，西門子技術支持中心的工程師經常接到現場技術人員有關于電機日常維護中一類問題：“電機的溫度非常高”。當問到具體有多熱時，得到的回答通常是：“我不能把手放在上面，燙手！”。

雖然每個人的疼痛閾值不盡相同，但通常我們人體觸摸物體時可以忍受的溫度范圍是60℃~65℃。所以電機的實際繞組溫度應該非常高了。電機繞組溫度決定于環境溫度和運行溫升，對于F級絕緣等級的電機，其繞組Zui高溫度為155℃。如果電機正常運行產生的電機溫度上升，這屬于正常升溫現象，但電機的溫度除了正常的溫升之外，也會由于異常使用等情形導致的真正的溫度異常。保證電機繞組溫度在允許范圍內是電機可靠運行的重要因素之一，所以對影響電機繞組溫度的各類因素進行深入的了解與分析，將會更好解決電機由于異常過熱導致的故障。“電機常見故障分析_電機過熱故障”一文對此進行了詳細的介紹。

01.

 概述

電機是一種能量轉換機構，在能量轉換的過程中不可避免地要產生一些損耗，這些損耗大部分會變成熱量散發出來，使得電機溫度升高。溫度過高會導致某些電機部件的壽命縮短，Zui終導致故障發生。電機設計時，會綜合考慮電機的發熱量和散熱方法，從而確保電機在正常運行時，溫度處于一定的范圍之內，從而保證電機主要部件的設計壽命。   

但是，電機在實際運行時，某些情況下會出現溫度過高的現象。常見的有繞組過熱和軸承過熱，同時這也是電機繞組和軸承發生故障的重要因素。

繞組發熱是影響繞組絕緣壽命的主要因素，從圖三我們可以看到電機繞組溫度和絕緣壽命之間的關系。溫度每升高10度，繞組絕緣壽命大約減半。

同時，溫度過高還會降低金屬的強度和硬度，以及降低潤滑脂的特性，以及加速密封件老化。

所以，了解電機溫度升高的根源可以幫助我們糾正存在的問題和延長電機繞組和軸承使用壽命。

02.

電機繞組過熱常見原因

電機過載

過載是造成電機過溫故障Zui常見的原因。過載即過電流，將導致繞組的銅損增大，發熱量增加，從而繞組溫度升高。

電機過載通常有以下兩個方面導致：

選型不當（小馬拉大車）

外部負載發生變化，超出了允許的額定載荷

通常電機設計的zuijia效率運行點接近于額定負載的75%左右，選型時予以考慮，從而使電機在實際運行時繞組溫度相對較低且消耗的能源Zui少。

在有些客戶的應用中，電機負載率很高，接近滿載運行。這樣，電機繞組溫升接近上限，一旦環境溫度較高或者散熱條件不良，電機繞組和外殼的溫度就非常高。

環境及通風不良

環境溫度過高

冷卻回路阻塞，通風不暢，散熱風量不足（如左圖）

自冷扇電機用于調速運行時，低速大轉矩長時間運行，散熱風量不足（如右圖）

獨立風扇故障停機

電機安裝場所或電機通風口處，不能保證冷空氣有效進入和熱空氣排除

電源電壓影響

電源三相電壓不平衡會導致更大的電流不平衡，電流的負序分量引起定子損耗增加，因此定子繞組溫升比在平衡電壓下運行時的溫升增高

電源電壓過低，在提供同樣機械功率情況下，所需的電流增加，從而電機溫升增加

網側電壓諧波帶來的諧波電流和負序電流會產生附加銅損和鐵損，引起電機溫升增加

缺相運行情況下，會導致嚴重的電機過電流，引發繞組燒毀

星型連接，缺相示意圖（上）：

角型連接，缺相示意圖（下）：

其他

電機繞組設計，例如槽滿率低，繞組散熱不良

鐵芯絕緣損壞，渦流損耗增加等原因應會導致電機溫升增加

03.

電機軸承過熱

軸承是電機的重要部件，主要作用是支撐轉子，降低轉子旋轉過程中的摩擦，確保回轉精度。過熱導致的軸承失效故障在電機軸承故障中占有較大的比例。原因主要有：

軸承受力異常（如皮帶輪或聯軸器安裝調整不當導致的徑向力或軸向力過大），破壞潤滑，磨損加劇，導致軸承過熱；（如圖所示：軸承過載導致風扇燒融；潤滑失效、軸承散架）

軸承潤滑不足，磨損加劇，導致軸承過熱

潤滑過量，軸承散熱不良導致軸承過熱

軸承受到電流腐蝕，潤滑脂碳化變黑，潤滑性能下降，磨損加劇，軸承溫度升高

軸承外圈或內圈松動，跑套摩擦，溫度升高

高速長時間運行，超出設計運行條件，軸承溫度升高

軸承自身質量問題

04.

結論

電機運行溫度越高，預期壽命就越低。因此，應盡可能各種措施來保證或降低電機的運行溫度，從而提高電機的壽命和可靠性。     

同時，對于大中型或者重要的電機，繞組和軸承可以裝設溫度傳感器，監測實際溫度，提前預警，保護電機不被過熱故障損壞。