温度应力以电动机可靠性及寿命的影响
温度变化对电机危害的分析
0引言电机是不均质体,从电机的构成和材料来看, 由绕组、浸漆、硅钢、钢材、绝缘胶、绑带、氧化膜绝缘层、涂制绝缘层及加固用绝缘泥、槽楔(木、竹质或树脂) 、填充绝缘导磁材料等十几种材料组成,各种材料的温度特性、膨胀系数都各不相同。
因此,电机温度的骤变(骤升或骤降)对电机影响很大,突出表现在各种材料间由于膨胀系数不同而出现相对移动,材料间出现间隙、裂缝。
电机内部出现的间隙、空隙、裂缝,人们往往会意识到和观察到,但并未思考其成因,并因此忽略对它的关注、管理。
久而久之,随着时间的推移,问题会越积累越多,绕组在定子槽内不能被很好地固定,空隙大到一定程度,绕组会振动。
因为绕组在电能与机械能的转化过程中受力,其局部振动会加剧空隙的扩大,同时也加剧电机绕组本身外层绝缘漆的磨损、脱落,加剧电机耐压和绝缘能力的降低。
这种有害过程发展到一定程度会表现为电机某一相接地或间歇性接地,更严重的情况是二相或三相同时有以上情况发生,最严重的情况是通过电机定子或转子的硅钢片使二相或三相短路, 这种情况一旦发生往往会造成定子或转子严重变形、烧熔、报废。
当然,这种情况少有发生,而经常出现的情况是由于膨胀系数的不同使得绕组松动、振动、噪声加大、槽楔脱落,即使被人们发现, 也已经导致电机本身不得不进行大修处理,电机的使用寿命缩短,大修周期得不到保障。
1电机呼吸现象产生本文所提到的电机既包括异步电机、同步电机,也包括直流电机,既包括电动机也包括发电机。
因此,抛开各种类型电机的特殊性,专门研究电机的普遍性。
众多材料形成的不均质体(定子、转子)的热应力随温度变化,每种材质均会按照自己的膨胀系数随温度变化而膨胀和收缩,有些材料的膨胀系数是相近或相同的,有些则相差较多,膨胀系数的差异意味着热应力大小的不同,膨胀系数相近或相同的材质在一起,热应力相对较小,反之,热应力会相对较大。
理论上讲,只要膨胀系数有差别的材质在一起,那么温度的变化就会带来热应力,热应力的大小取决于膨胀系数差别及温度变化的骤缓,热应力的方向沿电机轴向分为径向胀缩热应力和轴向胀缩热应力,两种应力在分析时可作为单个力来分析,但两个力之间也相互关联,相互影响,同时电机定子、转子的各材质间均有这种应力。
室温对电子设备的性能有何影响？
室温对电子设备的性能有何影响？一、温度对电子设备性能的影响1. 热量排放：室温过高会导致电子设备持续产生大量热量，影响设备的正常运行。
当温度超过设备的承受极限时，可能导致设备故障或损坏。
2. 散热问题：室温过高会增加电子设备的散热难度，使得设备难以有效散热，进而引发性能下降甚至死机的问题。
3. 电子元件性能：室温过高或过低会对电子元件的性能产生不利的影响，例如晶体管的击穿电压可能降低，影响电子设备的稳定性和可靠性。
二、冷却措施对电子设备性能的改善1. 散热器：通过增加散热器，能够提高电子设备的散热效果，使设备在高温环境下也能保持正常运行。
2. 风扇：安装风扇可以增加空气流通，加速散热，并提高设备的性能稳定性。
3. 液冷系统：液冷系统可以通过将冷却液循环流动，有效地降低电子设备温度，提高设备的运行效率和寿命。
三、合理使用与保养对电子设备的影响1. 适宜环境温度：在室温下使用电子设备，可以减少设备热量产生，保证设备的正常运行。
2. 定期清洁：定期清洁电子设备，确保散热器和风扇的畅通无阻，从而提高设备的散热效果，保持设备的稳定性能。
3. 减少超负荷使用：过度使用电子设备会导致设备长时间高负荷运行，加剧设备的热量产生，从而影响设备的性能。
因此合理规划使用时间，避免超负荷使用设备是必要的。
四、室温变化对特定电子设备的影响1. 移动设备：在极端低温环境下，电池容量可能会降低，导致电池寿命缩短；而在高温环境下，电池会加速老化，导致电池寿命减小。
2. 服务器设备：高温环境下服务器易出现死机和故障，因此在服务器机房内通常会采取空调等设备进行温度控制。
3. 摄像设备：温度变化会对摄像设备镜头的成像稳定性产生影响，例如在高温环境下可能会导致图像变形或出现暗角。
4. 显示屏幕：温度变化会导致液晶显示屏出现色偏、亮度不均匀等问题，影响了显示效果和观看体验。
总结：室温对电子设备的性能有着重要的影响，包括热量排放、散热问题和电子元件性能等方面。
温度、湿度应力在电气·电子产品失效中的作用
式各样 的形态 ，若温度提升，也水分子的运动 速度 也会有效提升，当温度提升到一定范 围，
水 则变 成 了水 蒸 气 ， 从 而 使 得 空 气 湿 度 提 升 ，
原子会产生 电离与迁移 ，金 属的不规律分布会 在很大程度上 降低 电子元件 的绝缘性，从而使
得 电子 产 品极 其 容 易产 生 短 路 现 象 ，因 此 ，采
产 品的质量 ，提 升企业 竞争实力与经济效益。
后是应力转移 ，在大部分的 电子芯片 中，元件 靠 性、实用性等方面的研究 ，通过有 效的技 术 之间主要通过 电路进行必要的连接 ，因为铝合 金 的价格 普遍较低，加工技术简单 、方便 ，因 改进 ，最大程 度避免环境条件对产 品质量造成 的影 响，为用 户提供 良好的产 品体验 ，提升人
温度 是体 现 热能 的一 个物 理 量，温度 不 是实体的物质 ，因此 ，温度 自身无法产生一定
的化 学 反 应 ，其 只 能 作 为 反 应 的 一个 条 件 。 温 度 能够 在 物 质 中 存 在 ，也 可 能 在 大 量 的反 应 中
使得金属材料产 生一定的锈蚀，从而对电子产 品的应用效果造成 负面影 响，虽然技术人员 已 经采取 了必要 的措施 降低 电子 元件的锈蚀，例
。
同条件 下空气水蒸气气压与饱和水蒸气气压 的
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比，通过控制合理的相对湿度 ，能够有效提升 使 用过程 中机 械应力的降低 ，提升 电子产 品质 ‘ 关键词 温度 湿度应 力 电子产品失效 作 产 品的使用寿命与应用效果 并且能够更好地 量 ，为 企业 远发展奠定基 。 言 ， 用 保证产 品质量 总 而 言 之 ， 相 对 湿 度 对 于 产 品 避 免 芯 片 龟 裂 对 于 电 子 产 品 整 体 质 量 的 提 升 来
温度应力对结构的影响
温度应力对结构的影响
温度应力是由于温度变化引起的结构内部的应力。
它对结构的影响可以在以下几个方面体现：
热膨胀和收缩：当结构受到温度变化时，不同材料的热膨胀系数不同，会导致结构内部的应力。
当温度升高时，结构材料会膨胀，产生压应力。
相反，当温度下降时，结构材料会收缩，产生拉应力。
这种热膨胀和收缩可能导致结构的变形、位移和应力集中，进而对结构的稳定性和强度产生影响。
热疲劳：当结构反复经历温度变化时，热膨胀和收缩引起的应力会导致材料的疲劳损伤。
这种热疲劳可能会引起结构的开裂、变形和失效，降低结构的寿命和可靠性。
热应力影响结构的变形和位移：温度应力可能导致结构的变形和位移，尤其在不同材料的连接处或焊接接头处。
由于温度不同引起的热膨胀系数差异，会导致连接部位产生应力集中，进而导致结构的变形和位移，影响结构的形状和几何稳定性。
温度应力对材料性能的影响：温度应力可能影响材料的力学性能，如强度、刚度和韧性等。
当温度应力超过材料的承受能力时，可能导致材料的损伤、塑性变形或破坏，降低材料的性能和结构的可靠性。
为了减小温度应力对结构的影响，常采取一些措施，如选择合适的材料、改变结构设计、增加温度补偿装置等，以提高结构的稳定性、可靠性和耐久性。
温度、湿度应力在电气·电子产品失效中的作用
论
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纳说明。
成的环境条件等复合条件引起的。即便是同一产品， 由于市场环境条件、制造条件、产品构成的特性，其
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可靠性和安全性有时会出现很大的差异。换句话说，
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故障是由于在产品（或者是零部件·材料）的特定部
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位应力、热、电流、电场强度等集中、变动以及断续，
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在设计·制造过程中形成的特性（材料、构成零部件、
Printed Circuit Information 印制电路信息２００５ Ｎｏ．２
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湿度应力在电气·电子部（产）品可靠性中的作用。 ２ 温度和湿度的物理与化学性质
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由图 ２ 中可见，在各种应力影响之中温度和湿度
中聚酯等酯类树脂在仅仅受到常温应力作用时，即
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即物质 Ａ 、Ｂ 的反应产生生成物（Ａ·Ｂ ），在此 我们把反应物 Ａ、Ｂ 进入活性状态（Ａ＋Ｂ ）所需的能 量（Ｅａ），称之为这个反应的活性能量（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ）。也就是说，反应物质 Ａ、Ｂ 所携带的能量与
使在 １５０℃下其寿命也有数万小时。其吸水率范围为 ０．１％ 左右，即使吸水，其物性也基本不变。但是温 度和湿度同时作用时，例如 ２０ ℃１００％ＲＨ 的条件下， 有 ２７ 年寿命的产品，在 ３５ ℃１００％ＲＨ 的条件下其寿
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电机冷却系统可靠性影响分析
电动机冷却系统可靠性影响分析摘要：电动机的安全稳定运行，有赖于两个方面，一个是合理的使用，即出功，又出力；另一个是长期细致的维护将故障消失在萌芽状态。
对超期服役的电机第二方面尤为重要。
本论文主要围绕延长期的电机在使用条件方面如通风、冷却等方面进行讨论。
关键词：通风冷却使用寿命故障分析1、前言电动机在工业与农业生产中的使用非常广泛，如机床、起重设备、运输机械、鼓风机、各种泵类以及日常生活中的电扇、医疗设备等装置中广泛应用，随着使用年限的增长，使用数量的增多，损坏情况也不断增加，但是电动机在发生故障前都会有一些表面故障现象出现，如果能够及时发现这些故障现象，准确判断故障发生的原因，及时采取相应措施，确保最优化运行和最小化不定期停工，就可避免设备过早损坏，对于环境不良，易燃、易爆危险场所、频繁起动、过载运行等要加强日常维护和保养，及时发现和消除隐患。
2、电机的散热原理安全合理的使用电机是电机正常运转的保证，电机的使用寿命是由多种因素决定的，如电气绝缘，机械摩擦，机械疲劳，环境温度，使用方法等等，一些突发事故也能终止电机的使用寿命。
在这些因素中电气绝缘部分的寿命是各种因素中的最主要的原因之一，而老化是导致绝缘下降的最主要原因，导致老化的主要原因有高温、潮湿、使其热老化，高电压、强电场使其电老化，摩擦、振动使其疲劳、损耗、破裂等，正确的解决这些问题，至少有效的改善使用方法、环境，细心的维护，都可以使电机达到使用设计年限。
甚至延长使用寿命。
高电压，大电机的使用年限一般为35000小时以上，有些资料统计为20年寿命，影响高电压大电机的绝缘寿命的主要因素是电老化，当然还有温度和机械因素，由于在高电压下将产生电离，电晕，电介质老化现象。
这就是绝缘材料的分子结构发生了逐步的变质和损坏。
这部分的老化过程不容易控制，由于大电机一般都设计为高电压，而且为额定电压，电机必须运行在这个电压下，所以改善电机的使用条件很大部分落在了改善通风和冷却上。
高温环境下的机械系统热应力分析
高温环境下的机械系统热应力分析随着科技的不断发展，机械系统在各个领域中的应用越来越广泛。
然而，由于高温环境对机械系统的影响，机械系统在高温环境下面临着热应力的挑战。
本文将深入探讨高温环境下机械系统的热应力分析。
首先，我们需要了解什么是热应力。
热应力是由于温度梯度引起的应力，即机械系统在高温环境下由于温度的变化而引起的应力。
热应力的产生是因为在高温环境中，物体内部的温度是不均匀的，不同部位的温度差异会引起物体的变形，从而产生内部应力。
在机械系统中，高温环境下的热应力会对系统的稳定性和寿命产生直接的影响。
首先，高温环境下的热应力可能导致机械元件的变形或膨胀，使得机械系统的运行产生不稳定性，甚至可能引发系统的故障。
其次，不同材料具有不同的热膨胀系数，高温环境下的热应力可能导致机械元件的材料失去原有的强度和刚度，从而缩短机械系统的寿命。
为了减小高温环境下机械系统的热应力，我们可以采取以下措施。
首先，选择合适的材料。
不同材料具有不同的热膨胀系数，选择热膨胀系数较小的材料可以减小热应力的产生。
其次，进行合理的设计。
在机械系统设计中，应充分考虑高温环境下的热应力，并在设计中采取相应的措施，如增加元件的强度和刚度，以提高机械系统的稳定性。
此外，合理的散热系统也是减小高温环境下热应力的重要因素。
热应力的分析可以通过一些数学模型和数值计算方法来实现。
其中，有限元法是一种常用的方法。
有限元法将机械系统分成有限个小单元，通过对小单元的应力和变形进行分析，来求解整个系统的应力和变形。
有限元法可以较准确地预测高温环境下机械系统的热应力，为机械系统的设计和优化提供了重要依据。
除了热应力的分析，还可以通过实验方法对高温环境下机械系统的热应力进行评估。
实验方法可以通过测量机械系统在高温环境下的温度变化和变形，来直接获取热应力的信息。
然而，实验方法通常需要耗费较大的成本和时间，且在设计初期可能并不容易实施。
综上所述，高温环境下机械系统的热应力分析是重要且复杂的。
力学行为对电子器件性能的影响研究
力学行为对电子器件性能的影响研究引言：电子器件在现代科技领域扮演着至关重要的角色。
然而，电子器件的性能往往受到力学行为的影响。
本文将探讨力学行为对电子器件性能的影响，并探讨如何通过优化力学设计来提高电子器件的性能。
一、应力对电子器件的影响应力是力学行为中的核心概念之一。
在电子器件中，应力能够对器件的性能产生直接的影响。
1. 热应力的影响热应力是由温度变化引起的应力。
随着电子器件的工作时间增加，器件内部可能会出现温度梯度。
这种温度梯度会导致热应力的产生，从而影响器件的性能。
2. 机械应力的影响机械应力是由外力施加在电子器件上而引起的应力。
这种机械应力可能来自于插入电子器件的连接器或其他外部元件。
高强度的机械应力可能导致器件的机械破坏，从而降低其性能。
二、形变对电子器件的影响形变是力学行为中另一个重要的因素，它指的是物体在受力作用下产生的变形。
1. 电子器件的形变在电子器件中，形变可能导致器件内部的结构变化，进而影响其电气性能。
例如，当电子器件受到压力时，其内部的导线可能发生弯曲，从而改变电流的流动路径。
2. 形变对电子器件性能的影响形变会导致电子器件的性能发生变化。
例如，形变可能导致电子器件的电导率变化，从而影响器件的电流传输效率。
此外，形变还可能导致电子器件的结构松散，从而降低其长期的稳定性。
三、优化力学设计提高电子器件性能为了降低力学行为对电子器件性能的影响，可以采取一系列的优化力学设计措施。
1. 材料选择选择具有较高的弹性模量和较低的热膨胀系数的材料可以减少由于温度变化引起的热应力。
2. 结构优化通过优化电子器件的结构设计，可以减少形变对器件性能的影响。
例如，采用较短的导线路径和稳定的支撑结构可以减小形变的影响。
3. 加固措施在电子器件中引入加固措施，例如添加增强材料或采用组合结构，可以提高器件的抗机械应力能力，从而延长器件的寿命。
结论：力学行为对电子器件的性能具有重要影响。
热应力和机械应力可能导致器件的性能下降，而形变会改变器件的电气性能。
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温度应力对电动机可靠性及寿命的影响（浙大陈敏祥）
(2012-07-23 20:28:32)
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分类：电机技术
标签：
电机
可靠性
失效
1.1 温度对电机绝缘的影响
电机在整个寿命期内，通常可分为3个阶段：第一阶段为磨合阶段。
即早期失效阶段，失效率随时间迅速下降，这一阶段通常在出厂前的试验中被剔除；第二阶段为偶然失效期，失效率基本不变，是最重要的阶段，这一阶段的可靠性是电机制造商和用户最关心的；第三阶段，电机使用到一定程度后，由于轴承磨损、绝缘和电子元件的老化，其失效率随时间迅速上升。
温度对电机绝缘寿命有显著影响，高温将加快绝缘材料的物理变化和化学反应速度，促进绝缘老化，温度对绝缘寿命的影响很大。
通过大量的研究，曾经得出了A级绝缘的8度规律，B级绝缘的10度规律，H级绝缘的18度规律，即对于A、B、H级绝缘，温度每升高8、
10、18度，绝缘的寿命将降低一半
1.2 温度对轴承寿命的影响
俄罗斯专家认为轴承径向力增加一倍，寿命降低10倍，而精度降低一级，寿命降低一倍。
有关轴承手册也给出了轴承寿命计算公式：
上式只考虑了轴承的疲劳寿命，事实上，轴承寿命还与温度密切相关。
温度升高将使轴承性能恶化，油脂流失，振动和噪音增大，加速了轴承磨损和材料退化，轴承寿命明显缩短。
因此，在设计电机时，应根据电机工作的环境温度、用户对电机寿命的要求，选用合适的轴承，限制轴承的极限运行温度。
对于一些重要场合，需安装轴承温升检测装置，以保证轴承长期可靠工作。
结束语
绕组绝缘、轴承和驱动控制元件的失效是电动机的主要失效模式，温度是影响电动机可靠性和寿命的主要因素。
了解温度对绕组绝缘、轴承和驱动控制元件可靠性及寿命的影响，是制定电动机可靠性及加速寿命试验方案的基础，也是电动机可靠性设计的依据，具有重要的意义。
电机的寿命一般在 15 年
至
20 年，电机的寿命长短
大体上取决于使用者的保养
,使用环境的好坏,及电机在使用中受到的电,磁,热,振动等因素.
具体的电机应具体的分析
,
例如,像通用有刷小功率类微特电机,其寿命就主要取决于换向器,
轴承
,电刷的长短,它们的
寿命终结后
,无法更换;
对直流电机,永磁直流电机等中小功率的电机(大功率除外,不谈),它们的寿民就取决于整流
子和绕组的绝缘寿命
,轴承的损坏和电刷磨光可以更换,甚至于永磁材料退磁后可进行再冲磁,
这就延长了电机的寿命
,比买新电机要便宜多了;
对单多相的异步
,同步电机的寿命,主要取决于电机在使用中所受到电,磁,热,振动,环境条
件
,及使用者的爱护保养,它们的损坏,即终结寿命就是电机绕组的寿命.通常如好好的保养,合
理的选择电机的容量
,和安装的形式等,都会使电机的使用寿命达到所设计的使用寿命,甚至
远远超过设计寿命；
归纳起来大致有以下几种原因
1、电机本身设计温升，如果电机设计温升过高，加上环境温度如果超过绝缘极限温度，则电机寿命会大降低。
2、轴承，轴承质量差，寿命短，就会导致电机寿命短。
主要是出现机械故障后影响电机的寿命。
3、绝缘材料。
绝缘材料质量差，电机温度极限降低。
4、外界电压。
5、环境工况及工作条件。