衡量發(fā)電機發(fā)熱程度是用溫升而不是用溫度來計算的，其實溫升指的是發(fā)電機運行時溫度升高的現(xiàn)象，也是電氣損耗、機械損耗、冷卻效率及環(huán)境條件共同作用的結(jié)果。當(dāng)溫升突然增大或超過最高工作溫度時，說明發(fā)電機已發(fā)生故障。

一、絕緣等級和溫升的關(guān)系

　　1、絕緣材料的絕緣等級

　　絕緣材料按耐熱能力分為Y、A、E、B、F、H、C7個等級，其極限工作溫度分別為90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。

　　所謂絕緣材料的極限工作溫度，系指發(fā)電機在設(shè)計預(yù)期壽命內(nèi)，運行時繞組絕緣中最熱點的溫度。根據(jù)經(jīng)驗，A級材料在105℃、B級材料在130℃的情況下壽命可達10年，但在實際情況下環(huán)境溫度和溫升均不會長期達設(shè)計值，因此一般壽命在15～20年。如果運行溫度長期超過材料的極限工作溫度，則絕緣的老化加劇，壽命大大縮短。所以發(fā)電機在運行中，溫度是影響繞組使用壽命的主要因素之一。

　　2、溫升的概念

　　溫升是指電子電氣設(shè)備中的各個部件高出環(huán)境的溫度。導(dǎo)體通流后產(chǎn)生電流熱效應(yīng)，隨著時間的推移，導(dǎo)體表面的溫度不斷地上升直至穩(wěn)定。為驗證電子產(chǎn)品的使用壽命、穩(wěn)定性等特性，通常會測試其重要元件的溫升，將被測設(shè)備置于高于其額定工作溫度(t=25℃)的某一特定溫度(t=70℃)下運行，穩(wěn)定后記錄其元件高于環(huán)境溫度的溫升，驗證此產(chǎn)品的設(shè)計是否合理。穩(wěn)定的判斷條件是在所有測試點在1個小時測試間隔內(nèi)前后溫差不超過2k，此時測得任意測試點的溫度與測試最后1/4周期環(huán)境溫度平均值的差值稱為溫升，單位為k。

　　溫升是發(fā)電機與環(huán)境的溫度差，是由發(fā)電機發(fā)熱引起的。運行中的發(fā)電機鐵芯處在交變磁場中會產(chǎn)生鐵損，繞組通電后會產(chǎn)生銅損，還有其它雜散損耗等。這些都會使發(fā)電機溫度升高。另一方面發(fā)電機也會散熱。當(dāng)發(fā)熱與散熱相等時即達到平衡狀態(tài)，溫度不再上升而穩(wěn)定在一個水平上。當(dāng)發(fā)熱增加或散熱減少時就會破壞平衡，使溫度繼續(xù)上升，擴大溫差，則增加散熱，在另一個較高的溫度下達到新的平衡。但這時的溫差即溫升已比以前增大了，所以說溫升是發(fā)電機設(shè)計及運行中的一項重要指標(biāo)，標(biāo)志著發(fā)電機的發(fā)熱程度，在運行中，如發(fā)電機溫升突然增大，說明發(fā)電機有故障，或風(fēng)道阻塞或負(fù)荷太重。

二、發(fā)電機溫升的影響因素

　　發(fā)電機溫升是運行過程中溫度升高的現(xiàn)象，其影響因素復(fù)雜多樣，主要可分為以下幾類：

　　1、電氣因素

　  　(1)負(fù)載電流：電流增大導(dǎo)致銅損(I2R)顯著增加，繞組發(fā)熱加劇，溫升升高。負(fù)載過載時尤為明顯。

　  　(2)電壓與鐵損：電壓過高會增加鐵芯的渦流損耗和磁滯損耗(鐵損與電壓平方成正比)，導(dǎo)致發(fā)熱量上升。

　  　(3)諧波含量：諧波電流引起附加銅損和鐵損，尤其是高頻諧波會增加集膚效應(yīng)，加劇局部溫升。

　  　(4)三相不平衡：不平衡負(fù)載導(dǎo)致某些相電流超過額定值，局部繞組過熱，整體溫升不均。

　  　(5)勵磁電流：勵磁電流過大會增加轉(zhuǎn)子繞組的電阻損耗，進而提升溫升。

　　2、機械和冷卻因素

　  　(1)機械損耗：軸承摩擦、轉(zhuǎn)子風(fēng)阻及通風(fēng)損耗等機械能轉(zhuǎn)化為熱能，直接影響溫升。潤滑不良會加劇摩擦損耗。

　  　(2)冷卻效率：冷卻方式及系統(tǒng)狀態(tài)(如風(fēng)扇故障、冷卻介質(zhì)不足)決定散熱能力。效率低下會導(dǎo)致熱量積累。

　　  (3)維護狀況：積塵堵塞風(fēng)道或散熱片，降低冷卻效果，需定期清理以維持散熱性能。

　　3、環(huán)境因素

　　對于正常運行的發(fā)電機，理論上在額定負(fù)荷下其溫升應(yīng)與環(huán)境溫度的高低無關(guān)，但實際上還是受環(huán)境溫度等因素影響的。高溫環(huán)境降低散熱效率，相同負(fù)載下溫升更高。海拔高度影響空氣密度，高海拔地區(qū)冷卻效果下降。

　  　(1)當(dāng)氣溫下降時，正常發(fā)電機的溫升會稍許減少。這是因為繞組電阻R下降，銅耗減少。溫度每降1℃，R約降0.4%。

　　  (2)對自冷發(fā)電機，環(huán)境溫度每增10℃，則溫升增加1.5～3℃。這是因為繞組銅損隨氣溫上升而增加。所以氣溫變化對大型發(fā)電機和封閉發(fā)電機影響較大。

　  　(3)空氣濕度每高10%，因?qū)岣纳疲瑴厣山?.07～0.38℃，平均為0.19℃。

　　  (4)高海拔地區(qū)空氣稀薄，降低風(fēng)冷效果，需特殊設(shè)計補償。海拔以1000 m為標(biāo)準(zhǔn)，每升100 m，溫升增加溫升極限值的1%。

　　4、設(shè)計與材料

　　  (1)繞組電阻與材料：導(dǎo)體材料(如銅vs鋁)的電阻率差異影響銅損;截面積和長度設(shè)計優(yōu)化可降低電阻。

　　  (2)結(jié)構(gòu)設(shè)計：散熱路徑設(shè)計(如通風(fēng)槽、散熱片)是否合理，直接影響熱量散發(fā)效率。

　  　(3)絕緣材料：絕緣性能影響允許溫升上限，老化材料可能限制散熱或引發(fā)局部熱點。

　　5、運行條件

　　  (1)運行時間與負(fù)載特性：持續(xù)高負(fù)載運行導(dǎo)致熱量累積，短時過載可能引發(fā)瞬態(tài)溫升。非線性負(fù)載增加諧波損耗。

　  　(2)頻率波動：頻率異常可能改變鐵損(渦流損耗與頻率平方成正比)，間接影響溫升。

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