[科普中國]-高原電機

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