电动机温升的基本测量方法
变频器的温升及其试验方法探讨
变频器的温升及其试验方法探讨1 引言随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用、控制技术的发展、电机传动技术的发展和国家节能减排的需要，变频技术产品在国民经济各行业得到很好应用，资料显示，2010年低压变频器行业增长30%以上，规模达到160亿元。
一个品质良好的变频器都应该通过产品质量认证及其完整的试验，试验类型包括型式试验（typetest）、出厂试验、抽样试验、选择（专门）试验、验收试验、现场调试试验等。
温升试验是型式试验里的很重要的一项试验，其温升值可间接反映出变频器的工艺结构及电气设计水平、多种缺陷及故障隐患等。
温升的上限值过高会造成因过载、过流、环境温度增加而烧毁变频器。
温升的上限值过低会带来变频器的体积过大、成本增加等不利因素。
变频器的故障率随温度升高而成指数上升，使用寿命随温度升高而成指数下降，环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。
所以应保证变频器的使用温度，认真考虑其散热问题。
2 变频器的主要发热部位及成因变频器主电路原理图如图1所示，一般分为整流部分、滤波部分和逆变部分及控制部分。
2.1变频器的发热机理及主要发热部位变频器的主要发热部位也就是整流及逆变部分。
整流一般采用三相桥式整流电路，由于是工频工作，对整流模块的开关频率没有太高的要求，选择压降小的整流模块可降低这一部分的温升。
在变频器工作时，作为完成功率变换及输出的执行器件，逆变模块产生的热量是非常大的。
目前主流变频器的逆变模块一般采用igbt模块（insulated gate bipolartransistor绝缘栅双极型晶体管），igbt是由mosfet和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为mosfet，输出极为pnp晶体管，因此，可以把其看作是mos输入的达林顿管。
它融和了这两种器件的优点，既具有mosfet器件驱动简单和快速的优点，又具有双极型器件容量大的优点，igbt作为电压型控制器件，具有输入阻抗高、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、通断速度快、工作频率高、功率容量大等优点，因而在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用。
电机温升测试标准
电机温升测试标准电机温升测试是指在电机运行过程中，由于电流通过电机产生的电阻热和铁芯磁滞损耗所引起的温升。
电机温升测试标准是为了评估电机在长时间运行中的温升情况，以确保电机在正常工作状态下不会因温升过高而损坏或影响正常运行。
首先，电机温升测试需要在标准环境条件下进行，包括温度、湿度、气压等参数的控制。
测试过程中需要确保环境温度稳定，以减少外界因素对测试结果的影响。
同时，测试设备和仪器也需要符合相关的标准和规范，以保证测试的准确性和可靠性。
其次，电机温升测试需要在不同负载条件下进行，以模拟电机在不同工作状态下的温升情况。
在测试过程中，需要记录电机的输入功率、电流、转速等参数，并实时监测电机的温升情况。
通过对不同负载条件下的测试数据进行分析，可以评估电机在不同工作状态下的温升情况，为电机的设计和选型提供参考依据。
此外，电机温升测试还需要考虑电机的绝缘等级和绝缘材料的耐温性能。
在测试过程中，需要检测电机的绝缘电阻和绝缘电压，以评估电机在高温条件下的绝缘性能。
对绝缘材料的耐温性能也需要进行测试，以确保电机在高温条件下不会因绝缘材料老化而导致绝缘性能下降。
最后，电机温升测试的结果需要与相关标准进行比对，以评估电机的温升情况是否符合标准要求。
如果电机的温升超出标准规定的范围，需要对电机的设计和选型进行调整，以确保电机在长时间运行中不会因温升过高而损坏或影响正常运行。
综上所述，电机温升测试标准是评估电机在长时间运行中的温升情况的重要手段，通过对电机在不同负载条件下的温升情况进行测试和分析，可以为电机的设计和选型提供参考依据，保证电机在正常工作状态下不会因温升过高而损坏或影响正常运行。
电机温升
中小型电动机的温升——资料来自机械设计手册第三版并经整理发热与温升：电动机在运行过程中有能量损耗，可分为固定损耗和可变损耗。
固定损耗包括铁损和机械损耗，与负载大小无关，一般型电动机此项数值较小；可变损耗主要是铜损，是电机发热的主要热源，等于电流的平方乘以电阻。
损耗导致电机发热。
电机的温升：发热与散热达到平衡时电机温度与环境温度之差称为电动机的温升。
若以Q 代表单位时间内电动机的发热量；A代表电动机与环境温度相差1度时，单位时间内电动机的散热量，则温升稳定值∆T=Q/A达到温升稳定值所需的时间：理论上达到温升绝对稳定的时间是无限长的，实际上只能达到基本稳定。
所需要的时间与发热时间常数T有关。
若以C代表电机的热容量，即电动机温度升高1度所需的热量，则T=C/A （A的定义同上）T与电动机的构造和尺寸有关。
小型电动机（中心高80~315属于小型）一般为0.5小时左右，大型电动机（中心高大于630mm属于大型）一般为3~4小时。
电机的冷却时间常数为发热时间常数的2~3倍，采用强迫通风时，两者相等。
T并不就是温升的稳定时间。
温升按指数规律随时间的增加而逐渐趋于稳定值。
下表是根据公式计算出的温升与温升稳定值之比TB与时间的关系表列数据可以用来估计温升稳定值和大致达到温升稳定值所需的时间。
举例来说，如果某小型电动机的T=0.5小时，运行3xT=1.5小时的温升为35度，便可得到TB=0.95，则可以推算出温升稳定值为∆T=35/0.95=36.84度。
电机的绝缘等级与允许温升：电机的绝缘等级决定于所采用的材料的耐热等级。
若电机的主要部件采用不同耐热等级的绝缘材料，则其绝缘等级按绝缘材料的最低耐热等级考核。
一般用途的中小型电机常选用较低耐热等级的绝缘材料，如E级，B级；有特殊要求的如高温环境，频繁启动的电机，则采用较高耐热等级的绝缘材料，但有时为了提高电机的使用寿命与可靠性，往往也采用较高耐热等级的绝缘材料，但其温升按较低等级考核。
电动机的温升与过载保护
电动机的温升与过载保护随着电动机在各个领域的广泛应用，对其温升和过载保护问题的研究也越来越重要。
本文将从电动机的温升原理、过载保护的作用和方法等方面进行探讨。
一、电动机的温升原理电动机在运行时会产生热量，而这部分热量主要由电动机的铜耗、铁耗和机械耗等造成。
其中，铜耗是由于电流通过线圈时产生的电阻导致发热，铁耗是由于铁心材料的磁滞和涡流损耗引起的，而机械耗则是由于机械运动时产生的摩擦和空气阻力所致。
电动机的温升可通过以下公式进行计算：Δθ = 1.0 × (Pc / G) + θ_a其中，Δθ为电动机的温升，Pc为电动机的总功率损耗，G为电动机的空气冷却量，θ_a为环境温度。
二、过载保护的作用过载保护是为了防止电动机在长时间或大负载运行时温度升高过快或过高而导致损坏。
过载保护的作用主要有以下几点：1. 保护电动机和设备：过载会导致电动机发热过高，进而影响设备的正常运行。
通过过载保护装置的启动，可以及时切断电源，避免对电动机和设备的损坏。
2. 保护操作人员安全：过载时电动机可能会发生故障，如短路或绕组断线等，引发危险情况。
通过过载保护装置的作用，可以及时切断电源，保护操作人员的人身安全。
3. 提高电动机的使用寿命：过载会导致电动机长时间在高温状态下运转，加速电机部件的老化和损坏。
过载保护装置的运行可以避免这种情况，从而延长电动机的使用寿命。
三、过载保护方法为了保证电动机的安全运行，可以采取以下几种过载保护方法：1. 电流保护：通过设置电流保护装置，当电动机的电流超过额定值时，自动切断电源，避免电动机过载。
这种方法适用于单相电动机和小型三相电动机。
2. 温度保护：通过温度传感器，实时检测电动机的温度，当温度超过设定值时，自动切断电源。
这种方法适用于大型三相电动机和高温环境下的电动机。
3. 过负荷继电器保护：将过负荷继电器连接到电动机的回路上，当电动机的负荷超过额定值时，继电器动作切断电源。
这种方法适用于无法直接测量电流和温度的情况。
温升测试与环境温度测试的区别
温升测试与环境温度测试的区别一到夏季，工程师们总会为电机过热而烦恼。
但大家都知道衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”。
电机测试中涉及到温度的测试主要时温升测试及环境温度测试，本文主要介绍两者的区别和联系。
一到夏季，工程师们总会为电机过热而烦恼。
但大家都知道衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”。
电机测试中涉及到温度的测试主要时温升测试及环境温度测试，本文主要介绍两者的区别和联系。
一、电机温升测试电机由常温（其各部分温度与环境温度相同）开始运行，温度不断升高，当其高出环境温度后，一方面继续吸收热量缓慢升温。
另一方面开始向周围散发热量。
当电机处于热量平衡装态，温度不再升高时，电机的温度与环境温度之差称之为电机温升。
既：温升＝电机温度－环境温度，用K为单位。
电机的最高允许温度是绕组的最高能够承受的温度。
在此温度下长期使用时，绝缘材料的物理、机械、化学和电气性能不发生显著恶性变化，如超过此温度，则绝缘材料的性能发生质变，或引起快速老化。
因此，绝缘材料最高允许工作温度是根据它经济使用寿命确定的。
电机的最高允许温度确定了，此时温升的限值就取决于冷却介质的温度。
一般电机中冷却介质是空气，它的温度随地区及季节而不同，为了制造出能在全国各地全年都能适用的电机，并明确统一的检查标准。
图 1 电机绝缘等级对照表对电机绕组和其他各部分的温度测量，目前虽已采用不少先进技术，仍可归纳为电阻法、温度计法、埋置检温计法三种基本方法。
电阻法：导体电阻随着温度升高而增大，电阻与温升存在如下关系，由电阻法测得的温升是绕组的平均温升，比绕组的最热点约低5摄氏度左右。
电阻的测量可用伏安法或电桥法测量。
在切断电源后测定，则测得的温升要比断电瞬间的实际温度低。
温度计法：即用温度计直接测定电动机的温升。
当电机达到额定运行状态时，其温度也逐渐上升到某一稳定值而不再上升，这时可用温度计测量电机的温度。
此法所测温度为测点的局部温度。
埋置检温计是将热电偶或热电阻温度计在电机的制造过程中，埋置于电机制造后所不能达到的部位，此法主要用于测量交流定子绕组，铁心及结构件的温度。
三相异步电动机温升实验办法
三相异步电动机温升实验办法三相异步电动机温升实验是为了断定额外负载条件下作业时定子绕组的作业温度和电机某些有些温度高于冷却介质温度的温升。
电机温升的凹凸，挑选着电机绝缘的运用寿数，所以温升实验对电机的质量具有十分首要的作用。
一三相异步电动机温升实验意图1、了解发电机作业时各有些的发热心况，核对所测得的数据是不是契合制作厂的技能条件或有关国家标准，为电机安全牢靠作业供给依据；2、断定发电机在额外频率、额外电压、额外功率要素和额外冷却介质温度、压力下，机端能否接连输出额外功率值，以及在上述条件下最大出力；3、断定发电机在冷却介质温度和功率因数不相一起，P与Q的联络曲线，为发电机供给作业限额图；4、断定电机的温度散布特性，即丈量出电机各有些的温度散布，找出规矩，为评估和改进电安排造方案和冷却系统供给依据；5、丈量定子绕组的绝缘温降，研讨其绝缘温降改动，在必定程度上能够反响出绝缘的老化状况；6、丈量电机检温计指示温度、铜导体温度及绕组均匀温度，然后断定该电机监督温度的限额。
二三相异步电动机温升实验的办法1、三相异步电动机温升实验--直接法直接法温升实验应在额外频率、额外电压和额外负载或铭牌电流下进行。
依据电机纷歧样，直接法做温升实验的实验办法也纷歧样，详细拜见《GB/T1032-2012三相异步电动机实验办法》的6.6.2。
2、三相异步电动机温升实验--直接法直接法首要包含下降电压负载法、下降电流负载法、定子叠频法，详细温升实验办法参看《GB/T1032-2012三相异步电动机实验办法》的6.6.3。
三三相异步电动机温升实验定子绕组温升的断定办法1、电阻法断定定子绕组温升详细实验办法参看6.7.1。
2、埋置检温计法以埋置检温计法各元件的最高读数最为断定绕组温度的依据。
3、温度计法任一温度计的最高读数即为绕组或别的有些的温度。
四三相异步电动机温升实验额外负载下绕组作业温度（theta;w）的断定1、电阻法断定绕组作业温度温升实验断电停机后，用外推外作热电阻读数对断电后冷却时刻（ｔ）联络曲线，此曲线外推至ｔ＝0时的电阻值即为Rw。
变频器的温升及其试验方法
2012年12月（中）工业技术科技创新与应用变频器的温升及其试验方法探讨徐文广（天津亿鑫通科技股份有限公司，天津300000）1引言在传统工业生产中，变频器主要用于对电动机进行控制，而随着科学技术的不断进步，变频器的应用范围越来越广泛，例如可以将变频器应用于逆变电源中。
对用户而言，想要保证变频器能够稳定运行，在选用时需对变频器有一个全面的认识。
型式试验是判定变频器产品标准的一个重要环节，而温升试验作为型式试验中的一项重要检测步骤，其试验中的温升值是衡量变频器整体性能的一个重要因素。
温升数值过大说明变频器很容易在负载过大、电流过强、周围温度过高的情况下被烧毁。
相反，温升数值过低则说明变频器在设计时为增加散热而增大了体积，这便造成了成本过高的问题。
随着变频器温度的升高，其出现故障的频率也随之增大，成指数上升，其使用寿命随之降低，成指数下降，因此，应严格控制变频器的使用温度，在其散热方面狠下功夫。
2变频器的基本原理及发热部位常规情况下，变频器一般采用AC-DC-AC的变换方式，如图1所示，为常规变频器的主电路原理图，其中包含了AC-DC的整流模块、能耗模块以及DC-AC的逆变模块。
其基本原理是将频率和电压均为固定值的三相电压转换为频率和电压可变的三相交流电。
图1常规变频器主电路原理图整流模块和逆变模块是变频器中的主要发热部位。
由于在整流过程中，通过三相桥式整流电路的电压频率为固定值，所以只能在降低整流电路压降方面控制温升，但这种方法对温升影响不大。
逆变模块主要用于转变功率，并且作为输出器件，其发热量较多，对温升影响很大。
目前，绝大部分变频器将绝缘栅双极型晶体管（即IGBT）作为其逆变模块的主要器件。
双极型晶体管和金氧半场效晶体管（MOSFET）共同构成了IGBT，由于IGBT工作时，流通电流较大，极间开关频率也较高，这就导致了其功耗很大。
若不能有效控制其发热量，将极易损坏IGBT内部结构。
在变频器工作时，除了IGBT容易产生发热外，诸如其他器件连接处、特定材料的导线、电阻电感等也会产生热量，因此，应该按国家规定标准控制其温升极限值。
电机温升试验中绕组温度测量的方法
电机温升试验中绕组温度测量的方法电机温升试验是电机型式试验中特别重要的试验，电机温升的凹凸，打算着电机绝缘的使用寿命。
电机温升试验中绕组温度测量的方法总得来说有温度计法、热电偶法、电阻法、埋置检温计法和双桥带电测温法五种方法。
一、温度计法测量电机绕组温度温度计包括膨胀温度计(例如水银、酒精温度计)、半导体温度计及非埋置的热电阻或电阻温度计。
温度计法是直接测定电机温度，最为简便。
但是温度计仅能接触到电机各部分的表面，且测量不当的话，环境对测量结果的影响特别大。
二、热电偶法测量电机绕组温度热电偶法是将热电偶粘贴在设备部件表面，通过温度测量仪测量设备部件表面的温度来计算出温升。
用热电偶法测量温升的影响因素包括热电偶、温度测量仪、胶粘剂和测试的环境条件、试验工程师的操作水公平。
采纳热电偶测量绕组的温度时应考虑，由于热电偶的读数滞后于绕组的温度变化，当电动机断电后，热电偶的温度可能还会连续上升，因此电动机绕组的温度应记录最高温度，该温度可能在断电后才能达到。
三、电阻法测量电机绕组温度电阻法测量电机绕组温度是依据导体电阻随着温度上升而增大原理来测量的。
式中K-----常数，对于铜K=234.5，对于铝K=228；R0----电动机运转前所测的绕组电阻，单位为()；Rf----电动机额定负载运转到温度稳定后停机立刻测出的绕组电阻，单位为()；θ0----电动机运转前绕组的温度(即环境温度)(℃)；θf----试验完毕时电动机四周的环境温度(℃)，一般t2值不等于t1。
四、埋置检温计法测量电机温度大功率电机一般都会在测温点预埋置检温计，检温元件一般有热电偶及电阻温度计等。
检温计的受热端埋在槽的深处，检温计的引出端引至外面，接至测量仪表，借以读出温度。
五、双桥带电测温法测量电机温度双桥带电测温法测量电机温度是指在不中断交变的负载电流的状况下，在负载电流上叠加一微弱直流电流，以测量绕组直流电阻随温度而发生的变化从而确定沟通绕组的温升。
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电动机温升的基本测量方法
电力作业人员都知道，电力设备在运行做工的过程中不可避免的要产生热能，进而产生无功功率等，电动机的运行也不例外，其中电动机的温升是判断电动机是否正常运行的一个重要的参考指标，那么电动机的温升具体是怎么测量的呢？
一，电动机温度热量的产生。
一台电机中的温度分布和热量流通情况十分复杂。
各种损耗形成不同的热风损耗转化为热量后，将流过不同的材料，由电机外表面散发至外面。
主要的热源来自电机内部，即来自电流流过导体时产生的铜损耗，以及在铁芯内当磁通变化时所产生的铁损耗。
轴承摩擦所产生的热，仅为局部的热源，对绕组和铁芯的温升影响不大。
在电机内部，各点的温度是不均匀的。
在发热量大而散热不易之处，例如在电枢的槽的底部温度为最高。
当电机开始运转后，由于热量不断产生，各部分温度将继续增加，直到热量的产生和散发达到乎衡为止。
二，电动机散热的基本方式。
1，电机的热量向外发散时主要依靠对流作用，其次为幅射作用。
因为电机的底座和电机所接触的空气都为不良导热体，由传导
作用传热主要在电机内部进行。
辐射作用的有效表面仅为电机各部分的外表面。
2，对流作用又可区分为自然对流和强制对流两种。
自然对流作用：是由于和散热面相接触的热空气的上升，且其所逸出的空间由周围的空气的填补；
强制对流作用：是由待备的通风器，例如附装在机轴上的风扇，在冷却表面上形成气流。
旋转着的电枢本身也起着带动气流的作用。
限制温升的有效方法是增强散热作用。
三，电动机温升的基本测量方法。
由于电机各部分的发热和散热过程比较复杂，影响的因素很多，所以对温升的计算通常只作近似的估算，在设计电机时，常以经验数据为依据。
测定电机各部分温度的方法，主要有下列四种方法：
1、温度计测量法。
此法用温度计直接测定温度，最为简便。
但用温度计仅能接触到电机各部分的表面，所测得的仅为表面温度。
用温度计无法测出电机内部的最高温度。
2、电阻测量法。
此法只能用以测定绕组的平均温度。
原理：
在电机运转以前，我们先测得绕组的冷态电阻r1,即当绕组温度等于冷却介质温度t1时的电阻。
设电机运转以后绕组的湿度升高
至t2，绕组的电阻便增加至r2。
加温度用摄氏来量度，则对铜线绕组有下列关系：
1/r2=（235+t1）/（235+t2）
由上式可知，如r1、r2和t1为已知，便可求解t2。
t1-t2，便是该绕组对冷却介质的温升。
3、埋量检温计法。
较大的电机，在装配时，常在估计到可能有较高温度的各点，埋置检温计。
检温元件有热电偶及电阻温度计等。
检温计的受热端，可以埋在槽的深处，例如导体与横底之间、上下层导体之间。
检温计的引出端引至外面，接至测量仪表，借以读出温度。
应用的检温计愈多，则所测得的温度愈有可能接近于最热点的温度。
4、叠加法(双桥带电测温法) 。
在不中断交变的负载电流的情况下，在负载电流上叠加一微弱直流电流，以测量绕组直流电阻随温度而发生的变化从而确定交流绕组的温升。
四，关于电动机温升的基本常识。
1，电机各部分的温升限度与所用绝橡材料的级别有关，与冷却介质的温度有关，也与测量温度的方法有关。
2，绝缘材料的寿命决定于它在远行时的绝对温度，而不决定于温升。
从冬季到夏季，从北方到南方，环境温度的变化很大。
当环境温度较低时，电机的温升限度可以提高，而当环境温度较高时，电
机的温升限度必须降低。
为了明确起见，在规定电机各部分的温升限度时，必须同时规定冷却介质的标准温度。
我国电工技术标准规定冷却介质的标准温度为4Q℃。
依据此规定，电机各部分的温升，应用不同的绝缘材料以及用不同测温方法，有不同的温升限度。
它主要取决于电机各部分绝缘材料的极限允许温度。
电机远行时各种损耗都变为热量，使电机温度升高，并向周围冷却介质散热，最后达到热稳定，此时电机稳定温度与周围介质温度之差称为温升，这是评价电机热性能的重要指标。