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[科普中國]-高原電機

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高原電機是使用場所海拔高于1000米的電機。指根據(jù)國家行業(yè)標準:JB/T7573-94高原環(huán)境條件下電工產(chǎn)品通用技術(shù)條件規(guī)定高原電機又分很多級:它們分別是不超過2000米、3000米、4000米、5000米。

簡介一般電動機的正常使用環(huán)境溫度為-5℃至40℃,并且所在地應在海拔1000m以下。而高原電機要求在海拔高、氣壓低、缺氧、高寒、溫差大、風沙大等惡劣條件下運行.所以高原電機需要更高的絕緣水平、良好的通風散熱結(jié)構(gòu)以及電機防振、防沙等結(jié)構(gòu)。

海拔對電機的效率影響不大,但海拔對電機的功率有較大影響,由于海拔高,空氣稀薄,轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙的導磁能力差,直接影響到電機的額定功率輸出。相同功率的電機于高原運轉(zhuǎn)時,實際功率會有所降低,同選定電機時需將使用海拔及環(huán)境溫度告知電機廠,讓電機廠計算電機功率降低余量及絕緣溫升需求,選用適當?shù)碾姍C。

對于由空氣進行冷卻的電動機,在高原由于氣體密度減小,冷卻風量大幅度降低,會引起電機溫度升高,所以在高原電機需降負荷使用。如采取其他冷卻方式,比如液體冷卻,就可避免上述情況。1

高原電機設(shè)計高原地區(qū)的主要特征為:

1、空氣壓力或空氣密度小。

2、空氣溫度較低,且溫度變化較大。

3、空氣絕對濕度較小。

3、太陽輻射照度較高。

5、降水量較少。

6、每年大風日多。

7、土壤溫度較低,且凍結(jié)期長。

由于上述原因,對電機運行會帶來以下不利影響,因面在設(shè)計、制造上要采取相應的措施:

1、引起絕緣強度降低:每升高1000米,絕緣強度要降低8~15%。

2、電氣間隙的擊穿電壓下降,因此要按海拔大小相應增大電氣間隙。

3、電暈起始電壓降低,要加強防暈措施。

4、空氣介質(zhì)冷卻效應降低,散熱能力下降,溫升增加,每升高1000M,溫升要增加3-10%,故要修正溫升限值。

提高氣隙擊穿電壓的方法產(chǎn)品工作在高海拔地區(qū)的絕緣強度要比在較低海拔地區(qū)(1000m以下)低,若單純地放大產(chǎn)品的間隙,勢必增加產(chǎn)品的尺寸。采用以下幾種方法,可以提高產(chǎn)品氣體間隙的擊穿電壓,甚至能縮短間隙距離、減小產(chǎn)品的尺寸。

(1)改進電極形狀以改善電場分布

間隙電場越均勻,平均擊穿場強越高??捎酶淖冸姌O形狀、增大電極曲率半徑的方法使電場分布趨于均勻,電極表面及邊緣處應很好加工,避免毛刺和尖利棱角,以消除局部電場增強的現(xiàn)象。

(2)利用屏障提高擊穿電壓

在電場極不均勻的空氣間隙中,在適當?shù)奈恢梅湃氡〉钠瑺罟腆w絕緣材料(例如紙或紙板),可顯著提高間隙的擊穿電壓,這就是屏障效應。薄屏障本身的絕緣強度沒有重要意義,即使它的擊穿電壓很低,屏障效應依然存在。

(3)采用壓縮氣體

低氣壓下空氣的絕緣強度比較低。如果提高氣壓,分子密度增大,電子平均自由行程縮短,可使空氣間隙的擊穿電壓大大提高。

采用壓縮氣體的缺點是對設(shè)備容器的機械強度及密封等方面的要求提高了,從而增加了制造成本。

(4)采用高介電強度氣體

高介電強度氣體是指具有高分子量的含有鹵族元素的化合物。在常壓下,它們的介電強度約為空氣的2.5倍,提高壓力可得到相當于一般液體或固體絕緣的介電強度。采用這種氣體代替空氣,可大大提高間隙的擊穿電壓。空氣中混用一部分這種氣體,也可提高間隙擊穿電壓。

(5)利用真空的絕緣強度

根據(jù)巴邢曲線,當氣壓很低接近真空時,擊穿電壓迅速提高,因此采用高真空可顯著提高間隙的擊穿電壓。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

何星 - 副教授 - 上海交通大學