电机的发热与温升..PPT

第十章 电机的发热和冷却 * * 10.1 电机的温升和温升限度 10.2 电机的发热和冷却 10.3 电机的冷却方式 河南城建学院 旋转电机在能量转换过程中，其内部将同时产生损耗。 1、损耗的影响， （1）电机的效率和运行的经济性； （2）由于损耗的能量最终均转化为热能，使电机各部分的温度升高，这将影响到所用绝缘材料的使用寿命，并限制电机的输出，严重的甚至可把电机烧毁。 2、损耗减少方法 （1）合理的设计减少电机的损耗； （2）改善冷却条件，使热量有效地发散出去。 第十章 电机的发热和冷却 电机温升是衡量电机性能的一个重要指标，它表征电机的内部损耗，即表征电机发热的物理量。电机内部耐热性最差的部分就是绝缘材料。 一、绝缘材料的等级 电机中常用绝缘材料的耐热等级和温度限值如下表所示。 10.1 电机的温升和温升限度 注意： （1）当绝缘处于极限工作温度内时，电机的使用寿命可以长达15~20年； （2）如果高于表示的温度连续运行，电机的使用寿命将迅速下降。 据统计，A级绝缘材料的工作温度每上升8~100，绝缘的寿命将缩短一半。现代电机中应用最多的是E级和B级绝缘。 二、电机各部分的允许温升 1、电机温升：电机温度t与周围冷却介质的温度t0之差，用θ表示，即θ=t-t0。表示电机发热及散热情况的是温升，而不是温度。 2、温升限度 （1）当电机所用的绝缘材料确定后，电机的最高允许温度就确定了，此时温升的限值就取决于冷却介质的温度。一般电机中冷却介质是空气，它的温度随地区及季节而不同，为了制造出能在全国各地全年都能适用的电机，并明确统一的检查标准，国家标准规定：冷却空气的温度定为40oC。在此环境温度下，电机绕组的温升限值：E级绝缘为75oC，B级绝缘为80oC。 （2）电机运行时，输出功率越大，则电流和损耗越大，温度越就越高，但最高温度不得超过绝缘的最高允许温度。因此，电机容许的长期最大输出功率（即电机的容量或额定功率）受绝缘的最高允许温度限制，或者说容量由绝缘的最高允许温度所决定。电机铭牌上所表明的额定功率就是指在标准的环境温度（我国规定为40oC）和规定的工作方式下，其温度不超过绝缘的最高允许温度时的最大输出功率。 3、测量方法 (1)温度计法 这种方法用温度计直接测定温度，最为简便。但温度计只能触及部件的表面，故测得的温度仅为部件表面温度，而无法测出内部最热点的温度。因此，温度计法测得的温升限度要比其他方法规定得稍低一些。 (2)电阻法 这种方法是利用绕组发热时电阻的变化来测定其温度。例如，若铜线绕组在冷态温度to(通常为室温)时的电阻为Ro，当绕组温度升高至热态温度t时，绕组的热态电阻为R，则根据 R / R o =(234.5十t)/(234.5十to) 即可求得绕组的热态温度。如绕组用的是铝线，式中的常数234.5改用245来代替 测出的温度是整个绕组的平均温度。 (3)埋置检温计法 较大的电机，在装配时常在预计有最高温度的地方(例如槽内上、下层之间或槽底)埋置检温计。检温计有热电偶和电阻温度计两种。电机运行时，通过测量热电偶的电动势或电阻温度计的电阻，就可确定被测点的温度。此法虽较复杂，但它可以测得接近于电机内部最热点的温度。 因此国标中所规定的部件容许最高温度，因测量方法不同而不同。例如环境空气温度为40oC时，采用B级绝缘的5000kW以下的交流电机的交流绕组，其温升限度规定为：电阻法-80oC；检温计法-90oC；加上环境温度后其值低于或等于B级材料的容许工作温度。 电动机的热源来自电机内部，即电流流过定子绕组时产生的铜损耗，在铁芯内当磁通变化时所产生的铁损耗，轴承摩擦所产生的机械损耗及附加损耗。电机产生的热量，首先借传导作用传送到电机的外表面，然后借辐射和对流作用将热量从电机外表面散发到周围冷却介质中去。 1、电机内热量的传导和散出 （1）热阻：各种损耗形成不同的热源，损耗转化为热量后，将流过不同的材料，由电机外表面散发至外面。对于定子绕组产生的热量，首先穿过绝缘层传至铁芯，再由铁芯传至机壳。如同电流在导体中流过要遇到阻力一样，热量在电机内部的传导过程中也要遇到阻力，用Rth表示。 10.2 电机的发热和冷却 Rth=l/λA 式中，l为导热体在热流方向上的长度(m)；A为垂直于热流的导热面积(m2);λ为导热体的热导车(W／m·oC)。 （2）提高散热的措施 由于不同材料的导热系数相差很大，一般金属的导热系数很大，绝缘材料的导热系数较小，空气的导热系数最小。因此要改善电机内部的热传导过程、增大导热系数主要采取下面两个措施： ①采用耐压强度高、导热性能好的绝缘材料。在保证绝缘强度的情况下，尽量减少绝缘