(佳木斯防爆電機研究所，黑龍江佳木斯 154005)

0 引言

國內(nèi)防爆標(biāo)準(zhǔn)GB 3836.1—2010《爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備 通用要求》和美國UL 674標(biāo)準(zhǔn)對于電機溫度測試的要求存在一定差異，我國標(biāo)準(zhǔn)與IEC 60079—0基本相同，而美國UL 674對于隔爆電機進行了更加詳細規(guī)定，包括測試的狀態(tài)等。以隔爆型三相異步電動機為例，詳細論述了國內(nèi)GB 3836.1和美國UL 674測試要求和測試方法的異同，并按照GB 3836.1對測量結(jié)果的不確定度進行分析和計算。

1 測試要求

國內(nèi)防爆標(biāo)準(zhǔn)GB 3836.1—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)備達到最不利條件下進行。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)為已到達最終穩(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行，測定結(jié)果依據(jù)最高環(huán)境溫度進行修正，得出最高表面溫度[1]。美國 UL 674 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最高值，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。電機實驗環(huán)境也非常嚴(yán)格，不帶限溫裝置的電機在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，電機溫度測試可在10℃～40℃范圍內(nèi)進行,但最終結(jié)果需按照40℃進行修正[2]。

國內(nèi)防爆標(biāo)準(zhǔn)GB 3836.1—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NEC 500防爆標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于溫度組別的劃分較細，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)隔爆型電機表面溫度的測試位置一般在電機機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UL 674標(biāo)準(zhǔn)測試位置較多，所用測試傳感器均勻分布在電機外殼前中后整個外表面共12點，另外在電機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最高溫度，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)溫度組別分別進行判斷,是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，最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UL 674標(biāo)準(zhǔn)電機溫度測試更為嚴(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 LR 8400-21(日本hioki)進行測量, “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采用萬用表測量電壓，測量位置在電機機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。電機機座前中后三點，用紅外線測溫儀進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，機進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，直至電機溫升達到熱穩(wěn)定狀態(tài)為止，電機斷電后要繼續(xù)測試其表面溫度，直到電機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 LR 8400-21引起的不確定度，根據(jù)校準(zhǔn)證書信息，LR 8400-21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℃。

(3)擴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的最佳估計值。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)GB 3836.1和美國UL 674防爆電機表面溫度的測試要求和方法比較來看，我國防爆電機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。