引起发电机温度升高或过热的原因是什么？



摘要：在发电机使用过程中，发电机绕组和铁芯经常过热，这不仅会影响发电机的工作效率，还会大大降低发电机的使用寿命，导致发电机轴承温度明显高于或超过正常值。因此，澄清发电机温度异常的原因和处理方法尤为重要。为了解决发电机的高温故障，我们应该从实际出发，首先找出原因，然后根据具体原因进行处理，以避免铁芯烧坏。



一、发电机高温常见故障原因



1、未按技术条件运行

如果定子电压过高，铁损会增加；如果负载电流过大，定子绕组的铜损会增加；如果频率过低，冷却风扇的转速会减慢，影响发电机的散热；如果功率因数过低，转子励磁电流会增加，导致转子发热。检查监控仪器的指示是否正常。如果不正常，应进行必要的调整和处理，以便发电机能够按照规定的技术条件运行。

2、三相负载电流不平衡

过载的一相绕组会过热；如果三相电流之差超过额定电流的10%，则属于严重的鲶相电流不平衡。三相电流不平衡会产生负序磁场，从而增加损耗，导致磁极绕组、套圈等部件加热。应调整三相负载，以尽可能平衡每相电流。

3、风道堵塞

风道被灰尘堵塞，通风不良，导致发电机散热困难。应清除障碍物，拆下电机，彻底吹清风道，清除风道内的灰尘和油污，使风道畅通无阻。

4、冷却器堵塞

如果进气温度过高或进水温度过高，冷却器会堵塞。冷却器内的堵塞物应降低进气或进水温度。在故障排除之前，应限制发电机的负载，以降低发电机的温度。

5、润滑脂注射错误

如果轴承中添加的润滑脂太多或太少，应按规定添加润滑脂，通常为轴承室的1/2~1/3（如果速度较低，则取下上限，如果速度较高，则取下下限），并且不应超过轴承室的70%。

6、轴承磨损

如果磨损不严重，轴承局部过热；如果磨损严重，定子和转子之间可能会发生摩擦，导致定子和转子避免过热。检查轴承是否有噪音。如果发现定子和转子之间的摩擦，应立即停止维修或更换轴承。

7、绝缘损坏

定子铁芯的绝缘损坏会导致片间短路，增加铁芯的局部涡流损失并加热，严重时会损坏定子绕组。应立即停机进行维修，也可送发电机租赁制造商进行维修。
8、导线断裂

定子绕组的并联导线断裂，增加了其它导线的电流并产生热量。应立即停机进行维修。

9、功率因素低

负载功率因数过低，调整负载，使励磁电流不超过额定值。

发电机轴承运转导致温度升高



当轴承旋转过快时，由于相互运动，内圈和外圈之间会产生摩擦，产生热量。如果不考虑能量损失，轴承和转子之间的摩擦力等于产生的热量。

根据物理公式

Q=W=μNs

μ摩擦系数取决于接触面的粗糙度。对于发电机来说，它与滚珠和滚柱之间的粗糙度有关。轴承完工出厂后，已确定其粗糙度。降低摩擦系数的方法只能在轴承和滚柱之间添加润滑油；

N是轴承所承受的压力；

s是由轴承半径、转速、运行时间决定的轴承运动的相对距离。

轴承承受的压力由两部分组成，一部分是分布在轴承上的转子重力，另一部分是旋转过程中转子产生的离心力。离心力的产生主要是由于转子重心和轴承重心不能完全重合造成的。

离心力计算公式

F离=ω2r



ω——转子转速，

r——轴承中心转子重心偏差距离。

从公式上可以看出，转子的速度和两个中心之间的偏差距离是影响离心力大小的主要因素。由于离心力方向的不确定性，轴承承受的压力称为定期变化。但是，当轴承内圈和外圈之间的间隙和运动量大于设计值时，内圈和外圈之间存在异常摩擦，导致轴承在X轴上产生压力，从而增加轴承的总应力值，增加热量。发电机轴承的外圈与发电机外壳相连，轴承产生的热量通过传导向外扩散，但润滑油充满轴承内部。如果润滑油的传热效果不好，也会影响热量的扩散，导致轴承温度升高。



外部因素导致温度过高



1、零件损失产生的热量。

在发电机工作状态下，定子或转子的铜消耗、铁消耗、机械损耗和附加损耗等零件不可避免地会磨损，从而提高发电机轴承的温度。转子电路的铜消耗包括转子铜绕组的电阻和串联绕组的电阻，励磁电路的铜消耗励磁绕组的铜电阻和外串的调节电阻。

计算公式为：

PCu=PCus+PCuf=Is2xRs+If2x(Rf+Rp)

其中：Is——转子回路的总电流；

If——励磁绕组电路的总电流；

Rs——转子电路的总电阻；

Rf——励磁绕组的总电阻；

Rp——外串的调节电阻；

在电机设计完成后，上述物理量中转子电路的总电阻、励磁绕组的总电阻和外串的调节电阻是固定的。因此，电机的铜消耗主要取决于励磁电路的电流和转子电路的电流。

同样，铁耗主要由涡流损失和磁滞损失两部分组成。影响因素包括磁通交变频率和磁密度值。机械损失是由于碳刷和换向器之间的摩擦，以及转子旋转时与空气之间的摩擦造成的损失；额外损失是指除上述损失以外的其他原因造成的损失。额定损失的0.5%-1.0%通常用作额定损失。简言之，发电机的铜耗、铁耗和机械损失都有可控的影响因素。这些损失可以通过技术手段减少，从而减少热量的产生。

2、发电机水冷器散热。

发电机的冷却方式包括空气冷却、空气冷却和水套冷却。发电机冷却装置在吸收热量的同时向外界散发热量，这也是轴承温度升高的原因之一。以水冷器为例。水冷器通过冷却液将热量排除在机舱之外，同时从发电机中吸收热量，降低发电机温度。理想情况下，水冷器吸收的热量等于冷却液吸收的热量。然而，在实际工作中，水冷器吸收的热量与冷却液流量成正比，这与冷却液的传导系数和散热器的表面积有关。水冷器吸收的热量也与冷却液吸收的热量之间的差异有关

3、发电机外壳散热对轴承的影响。

除了冷却装置，发电机的热量还通过电机外壳向外部散热。根据热辐射相关公式，发电机外壳向外界辐射的热量与发电机外壳的空气流量、外壳与空气温差、空气吸热能力和外壳灰度有关。如果发电机外壳的散热受阻，包括轴承在内的内部结构温度将升高。



四、处理措施



根据轴承温度升高的热源分析和长期工作经验，可从以下几个方面控制和预防轴承温度升高引起的系统故障：

1、润滑油的性能决定了滚珠与滚柱之间的摩擦系数，更换质量较好的润滑油，可以有效地减少摩擦产生的热量。

对于选定的润滑油品牌，其性能已经固定，但在使用过程中可能会造成污染，降低其性能。在这种情况下，应及时检测，并定期更换或补充润滑油，以最大限度地减少轴承部件的摩擦系数，减少热量的产生。

2、提高发电机安装质量。

发电机转子重心与轴承重心之间的偏差距离是影响轴承压力的重要因素。通过提高发电机安装质量，减少偏差，确保轴承内圈和外圈之间的间隙和运动量符合设计值，减少轴承运行引起的热量产生。

3、发电机产生的热量取决于转子回流电流、励磁电路电流、发电机转速和硅钢片的质量。

当电压固定时，电流的大小取决于电路中的电阻。电阻的大小与材料的性能、长度和横截面积有关。当材料确定且厚度一致时，材料的长度成为影响电阻的决定性因素。如果长度是通过质量来衡量的，发电机组件的质量降低可以有效地减少发电机的热量产生。