王維越

（佳木斯防爆電機(jī)研究所，黑龍江佳木斯，154005）

　　【摘　要】溫度是電動機(jī)防爆性能的重要指標(biāo)之一，由此介紹了國內(nèi)GB3836.1和美國UL674防爆電機(jī)表面溫度測試的要求和方法，以隔爆型電機(jī)表面溫度測量為例，介紹了不確定度的來源以及處理方法，對實驗結(jié)果不確定度進(jìn)行分析與計算，得出的結(jié)論供實驗人員參考。

　　0　引言
　　國內(nèi)防爆標(biāo)準(zhǔn)GB3836.1—2010《爆炸性環(huán)境第1部分：設(shè)備通用要求》和美國UL674標(biāo)準(zhǔn)對于電機(jī)溫度測試的要求存在一定差異，我國標(biāo)準(zhǔn)與IEC60079—0基本相同，而美國UL674對于隔爆電機(jī)進(jìn)行了更加詳細(xì)規(guī)定，包括測試的狀態(tài)等。以隔爆型三相異步電動機(jī)為例，詳細(xì)論述了國內(nèi)GB3836.1和美國UL674測試要求和測試方法的異同，并按照GB3836.1對測量結(jié)果的不確定度進(jìn)行分析和計算。

　　1　測試要求
　　國內(nèi)防爆標(biāo)準(zhǔn)GB3836.1—2010《爆炸性環(huán)境第1部分：設(shè)備通用要求》第26.5.1.3條規(guī)定，試驗電壓應(yīng)在電氣設(shè)備的90%~110%之間、設(shè)備達(dá)到Z不利條件下進(jìn)行。第26.5.1.1條規(guī)定當(dāng)溫升的變化每小時不超過2K，則認(rèn)為已到達(dá)Z終穩(wěn)定溫度，溫度測定應(yīng)在設(shè)備正常工作狀態(tài)下和周圍空氣處于靜止情況下進(jìn)行，測定結(jié)果依據(jù)Z高環(huán)境溫度進(jìn)行修正，得出Z高表面溫度^[1]。美國UL674標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗電壓分為60Hz電源和其它頻率電源，對于60Hz電源，試驗電壓均為該電壓分段的Z高值，其中額定電壓高于600V的，其試驗電壓為額定值的100%~105%，其它工作頻率電源的試驗電壓即為其額定值。電機(jī)實驗環(huán)境也非常嚴(yán)格，不帶限溫裝置的電機(jī)在40℃環(huán)境溫度或高于40℃的規(guī)定環(huán)境溫度狀態(tài)下測試;當(dāng)電機(jī)帶有限溫裝置時，僅是正常溫度實驗在40℃環(huán)境溫度或高于40℃的規(guī)定環(huán)境溫度狀態(tài)下測試；除了以上兩種情況外，電機(jī)溫度測試可在10℃~40℃范圍內(nèi)進(jìn)行，但Z終結(jié)果需按照40℃進(jìn)行修正^[2]。
　　國內(nèi)防爆標(biāo)準(zhǔn)GB3836.1—2010規(guī)定溫度組別有T1、T2、T3、T4、T5、T6，判定是否符合相應(yīng)的溫度組別依據(jù)如下：對于I類電氣設(shè)備，當(dāng)電氣設(shè)備表面可能產(chǎn)生堆積煤塵時，溫度不超過150℃；當(dāng)電氣設(shè)備表面沒有堆積煤塵時，溫度不應(yīng)超過450℃。對于對于II類在T1~T2溫度組別時比標(biāo)明的溫度或溫度組別的溫度低10℃，在T3~T6溫度組別時應(yīng)比電氣設(shè)備標(biāo)明的溫度或溫度組別的溫度低5℃。美國NEC500防爆標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于溫度組別的劃分較細(xì)，溫度組別分為T1、T2、T2A、T2B、T2C、T2D、T3、T3A、T3B、T3C、T4、T4A、T5、T6。

　　2　測試方法
　　國內(nèi)隔爆型電機(jī)表面溫度的測試位置一般在電機(jī)機(jī)座外表面及軸承外圈處，包括轉(zhuǎn)子表面溫度。測試方法有溫度計法、埋置檢溫計法、電阻法、粘貼測溫紙法等[3]。美國UL674標(biāo)準(zhǔn)測試位置較多，所用測試傳感器均勻分布在電機(jī)外殼前中后整個外表面共12點，另外在電機(jī)軸伸方向前后兩端蓋地方分布4個測試點，加起來表面一共16個測溫點，并且在電機(jī)兩端定子繞組端部各布置3個測試點，以便于同時考核定子繞組的絕緣性能和檢測繞組的Z高溫度，總共測溫點22個，溫度試驗需要記錄全部工作電壓、電流和輸入功率，每一項溫度試驗都得按相應(yīng)溫度組別分別進(jìn)行判斷，是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Z后綜合所有溫度試驗項目結(jié)論才能判斷該溫度試驗是否合格，試驗項目包括正常溫度試驗、過載試驗、過載至燒毀試驗、單相試驗、堵轉(zhuǎn)試驗、72h堵轉(zhuǎn)試驗和15天堵轉(zhuǎn)耐久試驗，由此可見美國UL674標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)溫度測試更為嚴(yán)格、條件更為苛刻。

　　3　表面溫度測試結(jié)果不確定度因素分析
　　不確定度，顧名思義即測量結(jié)果的不能肯定程度，反過來表示該結(jié)果的可信賴程度。它是測量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)。不確定度愈小，所述結(jié)果與被測量真值越接近，質(zhì)量越高，水平越高，其使用價值也越高。
　　采用的設(shè)備是“T”熱電偶（φ0.28×5000mm）和數(shù)據(jù)采集器LR8400-21（日本hioki）進(jìn)行測量，“T”熱電偶材料為銅-康銅熱電偶，測試溫度范圍在-200~400℃之間，對于低電壓小型電機(jī)采用萬用表測量電壓，測量位置在電機(jī)機(jī)座外表面前中后選取3個位置，前后端蓋各選一個位置，軸承外圈處各選一個位置，一共7個點。電機(jī)機(jī)座前中后三點，用紅外線測溫儀進(jìn)行溫度點定位高溫位置，同理，端蓋和軸承處較高溫度點也用紅外線測溫儀進(jìn)行定位，然后粘貼“T”型熱電偶，數(shù)據(jù)采集器時間間隔設(shè)置可以長些，一般設(shè)為5min、10min，或者依據(jù)具體情況可以更長，熱電偶埋入時應(yīng)注意與被測點表面緊密接觸，并用絕緣膠布或其他保護(hù)措施覆蓋住熱電偶前端的測溫部分，以免受周圍環(huán)境冷卻氣體的影響，機(jī)進(jìn)行溫度試驗前的所有準(zhǔn)備工作完成后，對其施加0.9倍的額定電壓，保持額定頻率不變，為了縮短試驗時間，可在試驗開始時適當(dāng)過載，直至電機(jī)溫升達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)為止，電機(jī)斷電后要繼續(xù)測試其表面溫度，直到電機(jī)表面溫度逐漸緩慢下降以后，就可以停止溫度試驗。
　　分析不確定度來源一般從設(shè)備、人員、環(huán)境、及被測對象等多方面考慮，對于此電機(jī)表面溫度測試主要用到的儀器有萬用表、熱電偶、數(shù)據(jù)采集器，因此不確定度主要是指B類不確定度，計算如下。
　　(1)B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分析及計算
　　數(shù)據(jù)采集器LR8400-21引起的不確定度，根據(jù)校準(zhǔn)證書信息，LR8400-21的不確定度U=0.3℃，k=2，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1=U/k=0.15℃;“T”型熱電偶引起的不確定度，根據(jù)校準(zhǔn)證書信息，“T”型熱電偶的不確定度U=0.2℃，k=2，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2=U/k=0.1℃。
　　(2)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc為對各個不確定度ui，所以合成不確定度。
　　(3)擴(kuò)展不確定度的分析及其計算
　　U由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc乘包含因子k得到：U=k×uc，測量結(jié)果可表示成Y=y±U，y是被測量Y的Z佳估計值。一般情況下，k在2~3范圍內(nèi)，當(dāng)取k=2時，區(qū)間的置信水平約為95%;當(dāng)取k=3時，區(qū)間的置信水平約為99%。
　　本試驗取擴(kuò)展因子k=2，溫升測量的不確定度U=k×uc=0.36℃，所以密封圈溫升可能值95%概率落于區(qū)間[y-0.36，y+0.36]上。

　　4　結(jié)語
　　從國內(nèi)GB3836.1和美國UL674防爆電機(jī)表面溫度的測試要求和方法比較來看，我國防爆電機(jī)溫度試驗方法適用更為方便，并且通過以上不確定度原因分析，就可以得出科學(xué)的不確定度評估結(jié)果，對電機(jī)表面溫度測量結(jié)果給出科學(xué)的依據(jù)，使得結(jié)果更加科學(xué)與可靠。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]GB3836.1—2010，爆炸性環(huán)境第1部分：設(shè)備通用要求[S].
　　[2]Electric Motor and Generators for Use in Division 1 Hazardous(Classified)Locations.UL 674.
　　[3]馬秋菊，李宇波.美國UL674標(biāo)準(zhǔn)對防爆電機(jī)溫度試驗的有關(guān)要求[J].電氣防爆，2002(03)：21-24.
　　[4]蘭曉東，趙煦.電機(jī)溫升高的分析處理.防爆電機(jī)，2014.6.
　　[5]惠儉新.三相異步電動機(jī)軸承溫升分析.防爆電機(jī)，2016.6.

本文轉(zhuǎn)自《防爆電機(jī)》2018年04期