礦井隔爆電機隨著(zhù)采煤機械化程度的提高，不僅對電動(dòng)機的性能提出高要求，而且對電動(dòng)機的質(zhì)量和可靠性又提出了更高的要求，而電機溫升過(guò)快是制約隔爆電機發(fā)展的一個(gè)重要的因素，因此控制隔爆電機溫升成為一個(gè)迫切解決的問(wèn)題。

影響電機過(guò)熱的多方面的原因，但總的來(lái)說(shuō)主要有兩個(gè)大的方面：電機的周?chē)庠谝蛩睾碗姍C的內部設計原因。

電機的周?chē)庠谝蛩?/span>

1.1  工作環(huán)境的惡劣

煤礦井下環(huán)境十分惡劣，空氣中含有瓦斯、一氧化碳等易燃、易爆氣體和煤塵。近年來(lái),為了保證礦井及礦工的人身安全，防止煤礦爆炸等重大事故的發(fā)生,國家不斷加大對煤礦安全生產(chǎn)的管理力度，礦井 井下開(kāi)采區電器設備大都采用礦用隔爆型及增安型電器設備，電器設備防爆改造已成為煤礦的重中之重。長(cháng)時(shí)間的環(huán)境濕度會(huì )使電機內部進(jìn)入水汽，從而使定子繞組絕緣得到破壞，電機的溫升會(huì )急劇增加，導致定子繞組的燒毀。而大量的粉塵、煙霧會(huì )使電機通風(fēng)不暢，是電機的熱量得不到很快的散發(fā)使電機 溫升過(guò)高。

1.2  電機的頻繁啟動(dòng)和過(guò)載運行

電機在設計過(guò)程中會(huì )有一個(gè)額定負載，只有在額定負載范圍內，電機才能安全平穩的運行。但由于設備符合的不均勻，電機負載情況也不同。例如，在采煤機工作過(guò)程中往往會(huì )遇到硬煤層，而為了保證煤炭的產(chǎn)量,人們往往會(huì )過(guò)載運行,這樣會(huì )使電機的負載轉矩增加，而電機的電磁轉矩也要增大與之平衡，這就要導致電機定轉子電流增大，造成電機過(guò)熱，電機溫升升高。另外采煤設備在采煤時(shí),常常會(huì )遇到阻礙物,大的硬塊,這樣就導致采煤設備常常停機清理，這樣就形成了電機的頻繁啟動(dòng)，電動(dòng)機在接通電源時(shí),啟動(dòng)電流一般為額定電流的5~7倍，根據 Q額=I2額x R x t公式的，啟動(dòng)瞬間產(chǎn)生的熱量約為額定的30多倍。如果這時(shí)沒(méi)有好的散熱措施，定子溫升很快就升到或超過(guò)額定值，從而使電機溫升急劇升高。

電機的內部設計原因

(1)電機在運行中要產(chǎn)生損耗，這些損耗以熱能的形式表現在電機內部，從而使電機溫升升高。所以降低電機這些損耗成為降低電機溫升，提高電機效率的有效措施。電機的損耗主要有定子和轉子的基本鐵耗、附加損耗、電氣損耗和機械損耗等。

電磁設計在電機設計中起到?jīng)Q定性作用，而電磁負荷又成為控制電機溫升的主要因素，因此電機設計中應盡可能的降低電磁負荷值，以減小電機損耗。電機的主要參數之間的關(guān)系

 

式中：P_N為效率；η為功率因素；COS(Φ)由電機設計技術(shù)要求規定，而電勢K_E、轉速n、計算極弧系數α/ P、定子繞組系數K_dp, K_nm,一般在較小的范圍變化。所以電機的主要尺寸D²_t1L_ef與電磁負荷A、Bδ成反 比，所以在保證電機外部尺寸和機械強度的條件下, 盡可能的利于內部空間,從而使電磁負荷下降，從而降低電機的溫升。

(2)礦下隔爆電機一般為感應電機，所以氣隙δ大小的確定是非常重要的，它對電機的性能影響很大。由定、轉子諧波漏抗公式

 

可知諧波漏抗與有效氣隙大小成反比。要想降低溫升，就要降低附加損耗，即降低諧波，所以要有效的增大氣隙，這也是為什么有些一些已生成的電機溫升過(guò)高時(shí)，可以車(chē)小轉子外徑的方法在降低電機溫升。但氣隙過(guò)大會(huì )使空載電流增大，電機功率因素下降，起動(dòng)電流加大。所以要合理的選擇氣隙是控制溫升的一個(gè)有效措施。

（3）在改進(jìn)已生成完的電機的溫升時(shí)，處理上述 車(chē)小轉子外徑，還可以將定子槽楔改換成磁性槽楔或磁性槽泥。采用磁性槽楔或磁性槽泥可降低氣隙磁導諧波的脈振幅值，減小磁導諧波引起的附加損耗,減少有效氣隙，降低空載電流和滿(mǎn)載電流，改善功率因數，減少銅耗,從而降低繞組溫升約3~8K。但要注意的是采用磁性槽楔或磁性槽泥時(shí)，會(huì )使啟動(dòng)轉矩和最大轉矩降低6%~15%。所以采用此方案時(shí), 要有效考慮啟動(dòng)轉矩和最大轉矩的影響。

（4）從多年從事電機大修工作的經(jīng)驗中，很多返修的電機都是定子繞組絕緣的破壞，所以絕緣材料的選擇也是控制電機溫升很重要的一個(gè)因素。我國采用的絕緣等級有A、E、B、F、H五級。當環(huán)境溫度不超過(guò)40℃，海拔不超過(guò)1000m時(shí)，電機各部的最大允許溫度和最大允許溫升見(jiàn)表1：

 

由表1可以看出，從A級到H級的材料越來(lái)越好，從控制溫升的角度來(lái)說(shuō)，當然是選擇好的材料, 但他們的價(jià)格從A到H也是越來(lái)越高，選擇好的材料，就意味著(zhù)提高生產(chǎn)成本。所以在選擇材料時(shí)，在控制生產(chǎn)成本的基礎上，盡量選擇好的絕緣材料。

（5）以上主要是從定子繞組，轉子上分析原因， 不管定子，轉了產(chǎn)生的熱量都要通過(guò)機座散發(fā)出去, 所以機座的散熱條件的好壞會(huì )直接影響電機的溫升。目前我國的電機冷卻方式主要有風(fēng)冷和水冷兩種方式。

在風(fēng)冷設計中，為了保證熱量的盡快散熱出去， 在轉子，定子沖片空間允許的情況下,可以加上通風(fēng)孔如圖1：

 

在轉子的兩端加有風(fēng)扇，可以保證通風(fēng)的暢通, 可以及時(shí)的保證把轉子的熱量散熱出去,以免溫度過(guò)高損壞定子繞組。機座的外圓應有散熱筋，散熱筋應盡可能的均勻的分布在機座的外圓。這種結構主要用于結構簡(jiǎn)單,成本較低,通風(fēng)情況良好的條件中。

隨著(zhù)電機的不斷發(fā)展，電機后來(lái)的發(fā)展主要采 用液體冷卻方式，常用的冷卻方式為油和水，由于油 的比熱容和導熱系數較小,粘滯系數較大，工作加熱 到一定程度后,不利于系統效率的利用,而且造價(jià)也較高，相比較而然，水的比熱容和導熱系數較大，而且礦下水源方便,造價(jià)低，所以現在的電機一般采用水冷法。為了更好的散發(fā)熱量，在機座內部采用水道的形式，從而形成一個(gè)良好的循環(huán)。現在的水道循環(huán)方式主要有周向水路（如圖2）和軸向水路（如圖3） 兩種方式。

 

這兩種電機設計的優(yōu)缺點(diǎn)如表2所示：

 

在井下用隔爆電機往往需要將進(jìn)出口放在一端, 而水壓又不成問(wèn)題，所以一般采用軸向水路。為了降低生產(chǎn)成本,制造工藝簡(jiǎn)單，一般采用折彎式水道循環(huán)，以YBCS-610為例，采用的水道展開(kāi)圖如圖4

圖4折彎式水道展開(kāi)圖

 

這種結構簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，加工方便，散熱效果好。為了更好的保證電機的運行，還可在端蓋上加入水道，保證軸承溫升不要太高而損壞軸承。

（6)除了上述因素會(huì )影響電機溫升過(guò)高外，機械加工精度，裝配過(guò)程的精度，油封的選擇都是對電機溫升造成影響，如，軸與端蓋的不同心，軸承與端蓋的配合過(guò)松或過(guò)緊，油封太緊，潤滑脂過(guò)多或過(guò)少等都會(huì )使電機運行不通暢，從而使溫升過(guò)高。

本文研究了防爆電機在煤礦井下感應電動(dòng)機的溫升問(wèn)題，分析了由于電動(dòng)機的損耗和散熱問(wèn)題所引起的電動(dòng)機溫升增大的原因，并提出了減少損耗和改善散熱方面的具體措施，為解決電動(dòng)機溫升問(wèn)題提供了參考。

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