尽管本文是以电动机为背景,使用本文概念的类似的方法可用于发电机。
注1:GB/T 3836.15要求所有电机安装过载保护装置以提供过载和其他预期故障保护。一些保护等级,如“eb”通常要求一个附加Ex安全装置以将最高表面温度限制在标志的温度组别内。在一些情况,过载保护装置和Ex安全装置合并为一个单元。本文件描述的温升试验在电机不连接过载保护装置的情况下进行。
注2:相关标准可能要求考虑设备在爆炸风险方面的安全运行所要求的安全装置的性能。
如GB/T 13002所指出,电机典型预期故障包括如下方面。单一防爆型式的要求可能不包括以下所有预期故障:
——由以下原因引起的慢变化热过载：
●通风管上堆积粉尘过多,绕组或机座冷却筋等部件上附着污垢等原因引起的通风或通风系统失效；
●环境温度或冷却介质温度过高；
●逐渐增加的机械过载；
●断续工作制电机超出工作制运行；
●电机电压长期欠压、过压或不平衡；
●频率偏差。
——由以下原因引起的快变化热过载：
●电机堵转；
●断相；
●非正常状态下起动,如惯量过大、电压太低﹑负载转矩异常大；
●负载突然大幅度增加；
●短时间内重复起动。
额定电压的最大容差(正或负)均会在定子或转子上引起最高表面温度,通常取决于下列条件：
——额定功率小于5kW的小型异步电机﹐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5 kW~20 kW的异步电机受多种决定性能的因素的影响,没有具体设计的详细了解不可能预测最主要影响。
——超过20 kW的异步电机,在低于额定电压的条件下运行时,因电流增加导致ⅠR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。
注3:所示额定功率是一般参考值,取决于相应的铁芯磁化。
可使用GB/T 21211中详述的确定温度的替代方法。使用GB/T 21211中的方法时,最高表面温度的确定应包含26.5.1中±5%或±10%电源电压系数。
变频器连接电机的最大表面温升宜在最不利条件下,由下列试验方法之一来确定：
——专用变频器
●电机宜用预定变频器进行试验。
●如果变频器输出电压和输出电压波形谐波含量与±10%的输入电压变化有效独立,同时保持额定电机输入电流(速度所依赖的)和电压和频率比,输入电压±10%的正常变化不必增加。
注4:当变频器输入电压增加引起输出谐波谱变化(甚至当输出电压的标称正弦等效值保持恒定),会由于谐波效应和附加饱和损耗导致电机铁芯损耗增加。
——相似变频器
●当有足够的信息判定相似性,则电机可用相似的变频器进行试验。通常视情况用附加安全系数来说明相似性。
●如果变频器输出电压和输出电压波形谐波含量与±10%的输入电压变化有效独立,同时保持额定电机输入电流(速度所依赖的)和电压和频率比,输入电压±10%的正常变化不必施加。
注5:当变频器输入电压增加引起输出谐波谱变化(甚至当输出电压的标称正弦等效值保护恒定),会由于谐波效应和附加饱和损耗导致电机铁芯损耗增加。
——正弦电压
电机不必使用相似变频器试验,但可在以下所有条件下用正弦电压试验：
●预期负载扭矩与速度的平方成比例；
●电机宜在额定速度下施加最大负载；
●电机速度范围在最大额定速度的40%～100 %；
●宜用附加安全系数来说明由变频器控制时产生的附加损耗,安全系数为15%温升(单位K),除非计算证明有其他安全系数。
——在正弦电压下试验的“d”、"p”(见注8)、“t”型防爆电机
●提供合适的直接热保护传感器,通常在定子绕组中,有足够的裕度以检测和阻止转子轴承、轴承盖﹑轴伸端上出现过高温度。裕度可以通过试验或计算确定。传感器的强制连接和使用,与安全装置一起作为特殊使用条件。
当制造商、用户和检验机构(如果涉及)协商一致时,可用有合适安全系数的计算或替代试验来确定表面最高温度。计算宜基于前期建立的具有代表性的试验数据,并按照GB/T 21209。
为确定最高表面温度,需要确定变频器连接电机的最不利条件,可能包括以下内容：
——扭矩/转速特性[可变(平方定律)/线性/恒定转矩与速度之比]:
●对用于可变转矩负载的电机,在最大额定转速下的最大功率下测定最高表面温度；
●对用于线性负载和恒转矩负载的电机,至少在最小和最大转速下测定最高表面温度；
●对用于复杂负载的电机,至少在转速-转矩曲线拐点处测定最高表面温度。
——恒功率
●在最小和最大转速下,测定最高表面温度。
——电压降(电缆长度、滤波器、变频器)
●在方案设计和调试过程中,需要考虑所有元件的电压降。因此,关于变频器、滤波器的电压降,沿电缆的电压降,以及系统配置和变频器输入电压的信息均需知道。制造商按GB/T 3836.1第30章准备的说明书宜提供所有必要相关信息,便于计算/设置运行范围本文防爆云平台整理发布。
——变频器输出特性(dv / dt 、开关频率)
●低开关频率往往增加电机的温度。可能需要特殊使用条件以规定最小开关频率。
●多电平变频器(3或更高)通常导致电机发热减少。
——冷却剂
●用最小额定流量/最大额定冷却剂温度测定的最高表面温度。
●可能需要特殊使用条件以规定冷却剂要求。
注6:运行中,转子温度可能明显比定子温度高。该问题的重要性随防爆型式不同。转子温度的测定对于“eb”“ec”或一些“pxb”保护等级的电机特别重要,但当热转子使这些高温转移到轴承,外部轴和密封件时,对“db”“pyb”"pzc”"tb”或“tc”保护等级也很重要。
注7:开关、脉冲和载波频率被认为具有相同的含意。
注8:保护等级“pxb”可能需要一个强制的冷却时间来使内部热元件冷却到标志的温度组别。
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