轴承知识
隔爆型电动机表面温度测试分析
王维越
(佳木斯防爆电机研究所,黑龙江佳木斯,154005)
  【摘 要】温度是电动机防爆性能的重要指标之一,由此介绍了国内GB3836.1和美国UL674防爆电机表面温度测试的要求和方法,以隔爆型电机表面温度测量为例,介绍了不确定度的来源以及处理方法,对实验结果不确定度进行分析与计算,得出的结论供实验人员参考。
  0 引言
  国内防爆标准GB3836.1—2010《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和美国UL674标准对于电机温度测试的要求存在一定差异,我国标准与IEC60079—0基本相同,而美国UL674对于隔爆电机进行了更加详细规定,包括测试的状态等。以隔爆型三相异步电动机为例,详细论述了国内GB3836.1和美国UL674测试要求和测试方法的异同,并按照GB3836.1对测量结果的不确定度进行分析和计算。
  1 测试要求
  国内防爆标准GB3836.1—2010《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》第26.5.1.3条规定,试验电压应在电气设备的90%~110%之间、设备达到最不利条件下进行。第26.5.1.1条规定当温升的变化每小时不超过2K,则认为已到达最终稳定温度,温度测定应在设备正常工作状态下和周围空气处于静止情况下进行,测定结果依据最高环境温度进行修正,得出最高表面温度[1]。美国UL674标准规定试验电压分为60Hz电源和其它频率电源,对于60Hz电源,试验电压均为该电压分段的最高值,其中额定电压高于600V的,其试验电压为额定值的100%~105%,其它工作频率电源的试验电压即为其额定值。电机实验环境也非常严格,不带限温装置的电机在40℃环境温度或高于40℃的规定环境温度状态下测试;当电机带有限温装置时,仅是正常温度实验在40℃环境温度或高于40℃的规定环境温度状态下测试;除了以上两种情况外,电机温度测试可在10℃~40℃范围内进行,但最终结果需按照40℃进行修正[2]
  国内防爆标准GB3836.1—2010规定温度组别有T1、T2、T3、T4、T5、T6,判定是否符合相应的温度组别依据如下:对于I类电气设备,当电气设备表面可能产生堆积煤尘时,温度不超过150℃;当电气设备表面没有堆积煤尘时,温度不应超过450℃。对于对于II类在T1~T2温度组别时比标明的温度或温度组别的温度低10℃,在T3~T6温度组别时应比电气设备标明的温度或温度组别的温度低5℃。美国NEC500防爆标准关于温度组别的划分较细,温度组别分为T1、T2、T2A、T2B、T2C、T2D、T3、T3A、T3B、T3C、T4、T4A、T5、T6。
  2 测试方法
  国内隔爆型电机表面温度的测试位置一般在电机机座外表面及轴承外圈处,包括转子表面温度。测试方法有温度计法、埋置检温计法、电阻法、粘贴测温纸法等[3]。美国UL674标准测试位置较多,所用测试传感器均匀分布在电机外壳前中后整个外表面共12点,另外在电机轴伸方向前后两端盖地方分布4个测试点,加起来表面一共16个测温点,并且在电机两端定子绕组端部各布置3个测试点,以便于同时考核定子绕组的绝缘性能和检测绕组的最高温度,总共测温点22个,温度试验需要记录全部工作电压、电流和输入功率,每一项温度试验都得按相应温度组别分别进行判断,是否符合标准规定,最后综合所有温度试验项目结论才能判断该温度试验是否合格,试验项目包括正常温度试验、过载试验、过载至烧毁试验、单相试验、堵转试验、72h堵转试验和15天堵转耐久试验,由此可见美国UL674标准电机温度测试更为严格、条件更为苛刻。
  3 表面温度测试结果不确定度因素分析
  不确定度,顾名思义即测量结果的不能肯定程度,反过来表示该结果的可信赖程度。它是测量结果质量的指标。不确定度愈小,所述结果与被测量真值越接近,质量越高,水平越高,其使用价值也越高。
  采用的设备是“T”热电偶(φ0.28×5000mm)和数据采集器LR8400-21(日本hioki)进行测量,“T”热电偶材料为铜-康铜热电偶,测试温度范围在-200~400℃之间,对于低电压小型电机采用万用表测量电压,测量位置在电机机座外表面前中后选取3个位置,前后端盖各选一个位置,轴承外圈处各选一个位置,一共7个点。电机机座前中后三点,用红外线测温仪进行温度点定位高温位置,同理,端盖和轴承处较高温度点也用红外线测温仪进行定位,然后粘贴“T”型热电偶,数据采集器时间间隔设置可以长些,一般设为5min、10min,或者依据具体情况可以更长,热电偶埋入时应注意与被测点表面紧密接触,并用绝缘胶布或其他保护措施覆盖住热电偶前端的测温部分,以免受周围环境冷却气体的影响,机进行温度试验前的所有准备工作完成后,对其施加0.9倍的额定电压,保持额定频率不变,为了缩短试验时间,可在试验开始时适当过载,直至电机温升达到热稳定状态为止,电机断电后要继续测试其表面温度,直到电机表面温度逐渐缓慢下降以后,就可以停止温度试验。
  分析不确定度来源一般从设备、人员、环境、及被测对象等多方面考虑,对于此电机表面温度测试主要用到的仪器有万用表、热电偶、数据采集器,因此不确定度主要是指B类不确定度,计算如下。
  (1)B类标准不确定度分析及计算
  数据采集器LR8400-21引起的不确定度,根据校准证书信息,LR8400-21的不确定度U=0.3℃,k=2,则其标准不确定度u1=U/k=0.15℃;“T”型热电偶引起的不确定度,根据校准证书信息,“T”型热电偶的不确定度U=0.2℃,k=2,则其标准不确定度u2=U/k=0.1℃。
  (2)合成标准不确定度uc为对各个不确定度ui,所以合成不确定度。
  (3)扩展不确定度的分析及其计算
  U由合成标准不确定度uc乘包含因子k得到:U=k×uc,测量结果可表示成Y=y±U,y是被测量Y的最佳估计值。一般情况下,k在2~3范围内,当取k=2时,区间的置信水平约为95%;当取k=3时,区间的置信水平约为99%。
  本试验取扩展因子k=2,温升测量的不确定度U=k×uc=0.36℃,所以密封圈温升可能值95%概率落于区间[y-0.36,y+0.36]上。
  4 结语
  从国内GB3836.1和美国UL674防爆电机表面温度的测试要求和方法比较来看,我国防爆电机温度试验方法适用更为方便,并且通过以上不确定度原因分析,就可以得出科学的不确定度评估结果,对电机表面温度测量结果给出科学的依据,使得结果更加科学与可靠。
  参考文献
  [1]GB3836.1—2010,爆炸性环境第1部分:设备通用要求[S].
  [2]Electric Motor and Generators for Use in Division 1 Hazardous(Classified)Locations.UL 674.
  [3]马秋菊,李宇波.美国UL674标准对防爆电机温度试验的有关要求[J].电气防爆,2002(03):21-24.
  [4]兰晓东,赵煦.电机温升高的分析处理.防爆电机,2014.6.
  [5]惠俭新.三相异步电动机轴承温升分析.防爆电机,2016.6.
本文转自《防爆电机》2018年04期
发布时间:2019-04-17


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