美国安全标准对防爆电机温度测试要求

李吉贵

(佳木斯防爆电机研究所，黑龙江佳木斯154005)

美国安全标准对防爆电机温度测试要求

李吉贵

(佳木斯防爆电机研究所，黑龙江佳木斯154005)

主要介绍了美国安全标准UL 674中的防爆电机温度测试方法与我国防爆标准GB3836的差异性，详细解读了防爆电机温度试验项目、试验条件、试验方法的不同以及试验的温度布控位置和环境温度的要求等内容。

安全;UL 674;防爆电机;温度试验

0 引言

2016年佳木斯防爆电机研究所和美国安全检测实验室(UL)签定了认证证书，认可我方的试验能力及出具的试验报告和试验结果。这方便了中国防爆电气产品取得UL标志认证并更快地进入国际市场。美国安全标准为UL 674《Ⅰ类危险(分类)场所用电动机和发电机》，适用于安装使用在Ⅰ类1级B、C和D组和Ⅱ类1级E、F和G组危险(分类)场所用的电动机、发电机、潜水非潜水污水泵和系统，也适用于Ⅰ类1区ⅡA、ⅡB和ⅡB组加氢的危险(分类)场所安装和使用的防爆电气设备。

1 试验要求

我国防爆标准GB 3836和GB 12476等规定测定最高表面温度的试验应在电气设备额定电压的90%～110%之间、设备达到最高表面温度时的最不利条件下进行。对于防爆Ⅰ类电气设备，测得的最高表面温度不应超过150℃(当电气设备表面可能堆积煤尘时)或450℃(当电气设备表面不会堆积煤尘时)；对于防爆Ⅱ类电气设备，测得的最高表面温度不应超过电气设备上标志的温度或温度组别(见表1)；对于防爆Ⅲ类电气设备，应考虑粉尘的厚度及点燃温度，测得的最高表面温度不应超过GB 12476标准的要求。测定结果应按额定状态下最高环境温度进行修正。

表1 爆炸性环境用电气设备

美国安全标准UL 674中规定，测定最高表面温度的试验电压应取电动机额定电压范围内的最大值进行(详见UL 674第27.1条)。在正常或过载运行等试验期间，电动机外表面温度不得超过所标志的工作温度或表2中的温度值，美国UL 674标准与我国标准不同，它将最高表面温度与温度组别进行了详细的划分。对于防爆I类和II类条件可能同时存在的危险场所中的电动机，标出的工作温度或温度代码(T-代码)应以粉尘覆盖试验时获得的温度为准，其外表面最高温度不得高于表3中规定的值。在美国，带限温度装置的电动机，其正常负载试验要在40℃ (104°F)环境温度下进行试验，如果电动机按较高温度设计，则试验应在该较高温度下进行；不带限温装置的电动机，应在10℃～40℃ (50°F～104°F)环境温度下进行试验，测定结果应按额定状态下最高环境温度进行修正，如果高于40℃，则试验在额定环境温度下进行。

表2 温度标注

表3 最高外表面温度-Ⅱ类场所

与我国防爆标准要求相比，美国在测试电动机最高表面温度时，标准UL 674第29.1条要求的测试项目和运行条件较多(见表4)，更加严格。测试的项目和内容如下：(1)正常温度试验：连续工作制的电动机要连接于发电机、测功机或其他负载设备上，电动机要在UL 674第27.1条规定的试验电压下，在额定满负载或使用系数负载下运行，直到出现热平衡。对于断续工作制电动机，按额定工作周期运行，直至达到最高温度。短时工作制电动机应该按额定工作时间运行。力矩电动机要在堵转条件下运行。(2)运行过载试验：电动机电路或控制电路中装有限温装置的电动机，应按正常温度试验规定连接和运行，只是负载要缓慢逐渐增加，在接近限温装置起跳前最好控制升温速率小于3℃/h，直到限温装置脱扣跳起。短时工作制电动机应该在额定满负载或使用系数负载下连续运行，直到限温装置脱扣跳起；若限温装置不动作，则要逐渐增加负载，直到动作为止。(3)运行过载至烧坏试验：不设限温装置的电动机，要按正常温度试验规定连接和运行，直到达到正常负载温度，逐渐增加负载直至烧坏。(4)单相试验：在电动机电路或控制电路中装有限温装置的多相电动机，按正常温度试验规定连接和运行，直到达到正常负载温度，接着让电动机经受单相运行，直到限温装置动作(断开)或达到温度稳定为止，每相都要进行试验。如果使用三相保护器，则没必要每相都做试验。(5)堵转试验：控制电路中设有限温装置的电动机应按正常温度试验规定运行，直到达到正常负载温度，然后堵住电动机转子，电动机运行直到限温装置打开为止。(6)72h堵转试验：电动机电路中设有限温装置的电动机要正常温度试验规定运行。然后堵住电动机转子，允许带自动复位限温装置的电动机断续工作72h。带手动复位限温装置的电动机，运行尽快达到最高温度或最多运行10个工作周期，选择用时最短者。配有热断路器的电动机，经受至少三次堵转试验，每次试验都使用新的断路器。(7)堵转耐久试验：在电动机电路中装有限温装置的电动机，连接于表2规定电压的电源电路上。电动机外壳要通过30A熔丝管接地，然后堵住电动机转子，选择限温装置是自动操作还是手动操作来运行电动机。带自动复位限温装置的电动机运行15d，电动机无永久性损伤，包括绝缘无过度老化；手动复位限温装置，要在操作50次后，断开电动机电路，而电动机和限温装置本身均无损伤。电路每次断开后，要以最快的速度，使限温装置重新接通，电动机无永久性损伤，包括绝缘未过度老化。(8)Ⅱ类场所用电动机的干燥粉尘层试验：电动机应安装在规定的试验箱内(该箱尺寸应足以使电动机在额定满负载下达到热平衡，而且允许试验期间粉尘/空气混合物在电动机周围自由循环。用喷管将粉尘直接对准被试电机外壳的接合面和轴孔。试验箱要设置盖板和粉尘/空气混合物进、出口接头。)，暴露在循环粉尘空气环境中，在正常负载下运行到电动机上的粉尘层稳定为止。接着，电动机承受规定的各项试验。在该项试验期间，与电动机外壳接触的粉尘不应因发热而引燃或变色，而且电动机外壳外表面温度不应超过表4规定的温度。若电机用于Ⅱ类F组、G组、F组和G组、或E、F和G组危险场所，则试验要用谷物类粉尘，若电动机仅用于Ⅱ类E组场所，试验用镁粉进行。(9)Ⅱ类G组场所用电动机的潮湿粉尘层试验：应在电动机上积满按重量计算约由45%细筛谷物粉和55%水组成的饱水粉尘。在表5规定的所有运行条件下,电动机外表面的温度不应超过165℃(329℉)。电动机在从电路上断开后，无论是手动断开，还是与限温装置一同断开(若配有)，在此期间不应超过要求最高温度。试验中，与电动机接触的粉尘不应炭化或引燃。含水粉尘在电动机上的堆积厚度要达到干燥粉尘层温度试验时所达到的近似堆积深度，而且允许含水粉尘干燥。试验要在UL 674第27.1条规定的电压下进行。(10)Ⅱ类场所用电动机的透尘试验：电动机要安装在规定的试验箱内，在进行试验期间，电动机要在暴露于试验罐内的循环粉尘空气环境的同时，按正常温度试验规定运转，然后使电动机冷却到环境温度。这一程序要重复6个工作周期，至少30h。电动机应该隔绝粉尘，按照粉尘颜色的变化测定与外壳接触的粉尘应该不会点燃或者烧焦。

表4 温度试验

2 试验方法

试验前需将被试防爆电机外壳埋置热电偶，热电偶的接点和相邻热电偶引线应确保与其测量温度的材料外表面保持良好的接触。充分的热接触是通过在金属上钻一个小的不透孔，插入热电偶接头，在靠近该钻孔处的金属上打孔牢靠固定。相邻热电偶引线可使用水玻璃和硅石组成的粘接剂与外壳表面保持接触。热电偶装置要安装在电动机外壳外侧的不同位置以及要求进行温度测量的其他位置上，监测的位置分布较多，除了监测环温、外壳、引接线，还对电机的绕组进行了监测，具体位置见表5。用多通道数据记录仪或计算机连接热电偶实时显示各测点温度，并保存以时间为单位的各点温度数据及曲线，便于查询各个位置和各个时间点的温度数据。

表5 电动机温度测量位置

试验期间，使用满足电源品质要求的静止变频电源或机组等设备，电动机与负载设备之间联接转矩转速传感器，采集输出的转矩、转速、功率和输入的电压、电流、功率、频率等数据。引接线与电源线之间联接接触器或断路器，接触器线圈电源与电机限温装置串联，可实现温控动作。正常负载试验要在40℃ (104°F)环境温度下进行试验，则需要在恒温控制室内进行。如限于设备，也可自制恒温箱将被试电机罩住，并留有一定的空气交换空间，恒温箱应设置透明的观察窗，可随时观察恒温箱内的各种情况，恒温箱内应有加热、散热等温控系统，保证电机周围环境温度足够稳定，环境温度的测量应放置在恒温箱内安装的油杯或水杯里，这样测得的环境温度比较稳定和均衡。

堵转试验要求电动机按正常温度试验规定运行，直到达到正常负载温度，然后迅速将电动机转子堵住，此试验非常危险，建议制作保护功能强的特殊工装进行此项试验，以保护人员及设备的安全。最后电动机运行直到限温装置打开为止。此时采集温度等数据的保存间隔时间应尽量缩短，以便及时准确的记录堵转试验温度上升和限温装置动作时的试验数据。

对于防爆电机在进行单相试验时会出现供电电源侧不平衡，从而可能导致供电设备缺相保护、跳闸等故障，使得单相试验无法进行。为解决这类问题，电动机按正常规定温度试验运行，直到达到正常负载温度，随后我们立即切换电源，将三台同规格电机同时单相运行(需事先准备好切换电路)。可以采用三台相同规格的电机将其接成Δ接来模拟实现单相试验，即每台电机接两相电源，最终达到三台电机都实现单相运行，测量需做单相试验的一台电机试验数据即可。这样即可避免供电电源侧出现不平衡现象，又实现了电机的单相运行试验。这种做法美国检测工程师是认可的。

用于变频逆变器传动装置上的电动机，在要求的整个试验期间应与制造厂规定的可与电动机相匹配的各种变频器，如电压电源变频器(VSI)、电流电源变流器(CSI)以及脉冲宽度调制变换器(PWM)一起试验。并记录变频器输入、输出的电压、电流、功率、频率等各种数据。如果能够确定电动机与某种类型的变频器一起试验能反映出另一种或几种类型变频器一起使用时的性能，则试验没有必要与每种类型的逆变器一起进行。电机应在整个指定频率范围内进行要求的各项温度试验。

3 结语

综上所述，美国安全标准UL 674中的防爆电机温度测试方法与我国防爆标准GB 3836、GB 12476等有一定的差异。可以看出，美国安全标准UL 674对防爆电机温度测试的要求更加的严格。这样更利于对用户负责，也加强对生产厂家产品质量的管理。

[1] UL 674 UL标准安全的电动马达和发电机用于危险(分类)的位置 UL Standard For Safety Electric Motors And Generators For Use In Hazardous (Classified) Locations.

[2] IEEE 112—2004 多相感应电动机和发电机的标准测试程序 Standard test procedure for polyphase induction motors and generators.

[3] GB 3836.1—2010 爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求 .

[4] GB 12476.1—2013 可燃性粉尘环境用电气设备第1部分：通用要求.

[5] 李冬平.防爆电气设备的选型.防爆电机，2009.1.

Temperature Measurement Requirements of Explosion-Proof Motor in American Safety Standards

LiJigui

(Jiamusi Explosion-Proof Electric Machine Institute, Jiamusi 154005, China)

This paper chiefly introduces the difference of explosion-proof motor temperature measurement methods between American safety standard of UL 674 and China explosion-proof standard of GB 3836, describes in detail the differences between them in aspects of test item, test condition and test method, and puts forward experimental requirements of temperature monitor position and ambient temperature.

Safety；UL 674；explosion-proof motor；temperature experiment

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.01.09

TM306

B

1008-7281(2017)01-0031-05

李吉贵 男 1978年生；毕业于佳木斯大学电气自动化专业，现从事防爆电气审查工作.

2016-03-07