引言

在日常工作中，工程師經(jīng)常會(huì)收到現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員關(guān)于電機(jī)日常維護(hù)的一類(lèi)問(wèn)題：“電機(jī)溫度很高”。當(dāng)被問(wèn)及有多熱時(shí)，答案通常是：“我的手放不上，熱死了！”。

雖然每個(gè)人的痛閾不同，但我們?nèi)梭w在接觸物體時(shí)所能忍受的溫度范圍通常是60~65。所以電機(jī)的實(shí)際繞組溫度應(yīng)該很高。電機(jī)的繞組溫度由環(huán)境溫度和工作溫升決定。對(duì)于絕緣等級(jí)為F的電機(jī)，高繞組溫度為155。如果電機(jī)溫度因電機(jī)正常運(yùn)行而升高，這是正常的溫升現(xiàn)象。但是除了正常的溫升，電機(jī)溫度也會(huì)因?yàn)榉钦Ｊ褂枚霈F(xiàn)真正的異常。確保電機(jī)繞組溫度在允許范圍內(nèi)是電機(jī)可靠運(yùn)行的重要因素之一。因此，深入了解和分析影響電機(jī)繞組溫度的各種因素，將會(huì)更好地解決異常過(guò)熱引起的電機(jī)故障。這在《電機(jī)常見(jiàn)故障分析_電機(jī)過(guò)熱故障》一文中有詳細(xì)介紹。

01.概述

電機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。在能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生一些損耗，而這些損耗大部分會(huì)變成熱量，導(dǎo)致電機(jī)溫度升高。過(guò)高的溫度會(huì)縮短某些電機(jī)部件的壽命，終導(dǎo)致故障。電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)綜合考慮電機(jī)的發(fā)熱量和散熱方式，保證電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的溫度在一定范圍內(nèi)，從而保證電機(jī)主要部件的設(shè)計(jì)壽命。

但電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，有些情況下溫度會(huì)過(guò)高。繞組和軸承過(guò)熱是常見(jiàn)的，這也是電機(jī)繞組和軸承失效的重要因素。

:左圖繞組過(guò)熱故障，右圖軸承過(guò)熱故障

繞組發(fā)熱是影響繞組絕緣壽命的主要因素。從圖3可以看出電機(jī)繞組溫度與絕緣壽命的關(guān)系。溫度上升10度，繞組的絕緣壽命大約減半。

同時(shí)，過(guò)高的溫度還會(huì)降低金屬的強(qiáng)度和硬度，以及潤(rùn)滑脂的特性，加速密封件的老化。

因此，了解電機(jī)溫升的原因可以幫助我們糾正存在的問(wèn)題，延長(zhǎng)電機(jī)繞組和軸承的使用壽命。

02.電機(jī)繞組過(guò)熱常見(jiàn)原因

電機(jī)過(guò)載

過(guò)載是電機(jī)過(guò)熱故障的常見(jiàn)原因。即過(guò)載和過(guò)電流會(huì)導(dǎo)致繞組的銅損和發(fā)熱量增加，從而使繞組溫度升高。

電機(jī)過(guò)載通常由以下兩個(gè)方面引起：

選擇不當(dāng)(小馬拉大車(chē))

外部負(fù)載變化并超過(guò)允許的額定負(fù)載。

通常電機(jī)設(shè)計(jì)的佳效率運(yùn)行點(diǎn)接近額定負(fù)載的75%左右，選型時(shí)應(yīng)考慮這一點(diǎn)，使電機(jī)的繞組溫度相對(duì)較低，實(shí)際運(yùn)行時(shí)能耗小。

在一些客戶的應(yīng)用中，電機(jī)負(fù)載率非常高，接近滿負(fù)荷運(yùn)行。這樣電機(jī)繞組的溫升就接近上限了。一旦環(huán)境溫度高或散熱條件差，電機(jī)繞組和外殼的溫度就會(huì)很高。

環(huán)境及通風(fēng)不良

環(huán)境太高了。

冷卻回路堵塞，通風(fēng)不暢，冷卻風(fēng)量不足(如左圖)。

自冷風(fēng)扇電機(jī)調(diào)速時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間低速大扭矩運(yùn)行，冷卻風(fēng)量不足(如右圖)。

獨(dú)立風(fēng)扇故障停機(jī)

在電機(jī)安裝處或電機(jī)通風(fēng)口處，無(wú)法保證冷空氣的有效進(jìn)入和熱空氣的排出。

電源電壓影響

電源三相電壓不平衡會(huì)導(dǎo)致更大的電流不平衡，電流的負(fù)序分量會(huì)使定子損耗增加，所以定子繞組的溫升比在平衡電壓下運(yùn)行時(shí)要高。

當(dāng)電源過(guò)低時(shí)，在提供相同機(jī)械功率的情況下，所需電流會(huì)增加，從而使電機(jī)的溫升增加。

諧波電流an

電機(jī)繞組設(shè)計(jì)，如槽填充率低，繞組散熱差。

鐵芯絕緣損壞，渦流損耗增加，應(yīng)導(dǎo)致電機(jī)溫升增加。

03.電機(jī)軸承過(guò)熱

軸承是電機(jī)的重要部件。其主要作用是支撐轉(zhuǎn)子，減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦，保證轉(zhuǎn)動(dòng)精度。過(guò)熱引起的軸承故障在電機(jī)軸承故障中占很大比例。主要原因是：

軸的承載能力異常(如皮帶輪或聯(lián)軸器安裝調(diào)整不當(dāng)造成徑向力或軸向力過(guò)大)，破壞潤(rùn)滑，加重磨損，導(dǎo)致軸承過(guò)熱；(如圖：軸承過(guò)載導(dǎo)致風(fēng)扇融化；潤(rùn)滑故障，軸承散架)

軸承潤(rùn)滑不足和磨損增加導(dǎo)致軸承過(guò)熱。

軸承潤(rùn)滑過(guò)度，散熱不好，導(dǎo)致軸承過(guò)熱。

軸承被電流腐蝕，潤(rùn)滑脂碳化發(fā)黑，潤(rùn)滑性能降低，磨損加劇，軸承溫度升高。

軸承外圈或內(nèi)圈松動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)套摩擦，溫度升高

高速運(yùn)轉(zhuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)工況，軸承溫度升高。

軸承質(zhì)量問(wèn)題

04.結(jié)論

電機(jī)的工作溫度越高，預(yù)期壽命越短。因此，應(yīng)盡可能采取各種措施來(lái)保證或降低電機(jī)的運(yùn)行溫度，以提高電機(jī)的壽命和可靠性。

同時(shí)，對(duì)于大中型或重要的電機(jī)，繞組和軸承可以安裝溫度傳感器，監(jiān)測(cè)實(shí)際溫度，進(jìn)行預(yù)警，保護(hù)電機(jī)不被過(guò)熱損壞。