电机温升和振动异常

上图来源：王利，汽车工程学报，《电驱动变速器电机温升模型及误差分析》

GBT18488.1-2015相比2006版对驱动电机增加了温升的技术要求：

5.3温升在规定的工作制下，驱动电机的温升应符合GB 755-2008中8.10规定的温升限值。

追根溯源，我们来看一下GB755中对温升的限值：

8.10温度及温升限值本标准规定了在现场运行条件符合第6章要求且定额按连续工作制（基准条件）运行时电机的温升或温度的限值。本标准还规定了不同的现场运行条件及不同工作制定额运行时限值的修正规则，以及热试验时试验地点条件不同于运行地点时的限值修正规则。

（后面还有很长一串。。。大家可以到手哥的公众号和小程序【工程师的扳手】中查看标准原文）。

因为电机的使用环境不同（高温、高海拔）、冷却方式不同（直接冷却、间接冷却）、冷却介质不同（空气、水、油），实际对温升限值的要求也不相同。

因为温度测量方式的不同，比如有间接温度计测量法TH、电阻推算法R、直接温度计测量法ETD,每种测量方式也会有不同的误差，所有限值要求也不相同。

因为电机绕组的绝缘材料（非常重要！）对温升的耐受度不同，所以，温升限值也不相同。

实测温升限值，还会因为电机实际工作环境超出试验环境，更加苛刻的原因，需要对温升限值进行合理修正，这也需要按照GB755中的规定进行。

现在，我们再看一下温升试验的情况。

温升试验步骤：

步骤1

测量试验前的冷却介质温度（与环境温度相同）和绕组冷态电阻GBT18488.2-6.1驱动电机绕组电阻的测量Measurement of Winding Resistance of Driving Motor6.1.1电机绕组的温升宜用电阻法测量。此方法依据试验期间驱动电机绕组的直流电阻随着温度的变化而相应变化的增量来确定绕组的温升。6.1.2试验前，按照5.6的方法测量驱动电机某一绕组的实际冷态直流电阻（或者试验开始时的绕组直流电阻），如果各相绕组在电机内部连接，那么可以测量某两个出线端之间的直流电阻，并记录绕组温度。6.1.3试验时，使驱动电机系统在一定的工作状态(备注：额定工况)下运行，电机断能后立即停机，尽量降低停机过程对驱动电机绕组温度变化的影响。在断能时刻开始记录时间，并记录冷却介质温度。尽快测量驱动电机绕组的电阻随时间的变化情况，绕组电阻的测量点与试验前的绕组电阻测量点相同。第一个记录时间点应不超过断能时刻30s，从第一个记录点开始，最长每隔30s记录一次数据，直至绕组电阻变化平缓为止，记录时间总长度宜不低于5min。

步骤2

配置负载和电源

步骤3

配置和安装温度测点，包括铁心温度、机壳温度、冷却液进出口温度、绕组温度传感器GBT18488.2-6.3冷却介质温度的测定Measurement of Cooling Medium Temperature6.3.1对采用周围环境空气或气体冷却的驱动电机（开启式电机或无冷却器的封闭式电机），环境空气或气体的温度应采用不少于4个测温计测量，测温计应分布在驱动电机周围不同的地点，测点距离驱动电机1m~2m，测点高度位于驱动电机高度1/2位置，并防止一切辐射和气流的影响。多个测温计读数的平均值作为当前温度。6.3.2采用强迫通风或具有闭路循环风冷系统的驱动电机，应在驱动电机进风口处测量冷却介质温度。6.3.3采用液体冷却的驱动电机，应取冷却液进口处作为绕组冷却介质的温度。6.3.4试验结束时的冷却介质温度，应取断能时刻的冷却介质温度。

步骤4

启动电机按工况运行至温度稳定。室温+额定转速，室温+最高转速，全程记录温度

步骤5

停机测量绕组热态电阻和环境温度GBT18488.2-6.4驱动电机断能时刻绕组电阻的外推计算方法Extrapolation Method for Winding Resistance at motor stopped6.4.1利用6.1测量得到的驱动电机断能后绕组电阻随时间的变化数据，绘制电阻与时间关系曲线，绘制曲线时，推荐采用半对数坐标，电阻标在对数坐标上，并在坐标图中将此曲线外推至驱动电机断能时刻，所获得的电阻即为驱动电机断能时刻的电阻。6.4.2如果驱动电机停止转动后测得的电阻连续上升，则应以测得电阻的最高值作为断能时刻的电阻。6.4.3通过外推法获得驱动电机断能时刻的电阻值，利用式（8）获得驱动电机断能时刻的绕组温升。6.4.4如果驱动电机断能后第一次测量得到绕组电阻读数的时间超过断能时刻30s，则本部分规定的方法只有在制造商与用户取得协议后才能采用。

步骤6

计算温升GBT18488.2-6.2驱动电机绕组温升计算Calculation of Winding Temperature Rise of Driving Motor6.2.1对于驱动电机绕组是铜绕组的情况，电机断能瞬间的温升由式（8）计算获得：Δθ=(Ro-Rc)/Rc * (235+θc)+θc-θo式中：Δθ——驱动电机绕组温升，单位为开尔文（K）；Ro---驱动电机断能时刻的绕组电阻，单位为毫欧（mΩ）；Rc---驱动电机开始试验前的实际冷态直流电阻，单位为毫欧（mΩ）；电机温升和振动异常θo---驱动电机断能时刻冷却介质的温度，单位为摄氏度（℃）；θc---对应实际冷态电阻测定时刻的绕组温度，单位为摄氏度（℃）。

从试验结果看，与温升试验最密切的部件是绝缘材料。绝缘失效是大多数电机的失效形式，比例可达70%。提高绝缘材料的等级，仍然是提高电机功率的首选。

为了方便查询，手哥把一些标准放到了公众号和小程序（同名同号“工程师的扳手”）中，欢迎使用。