電機設計--電機穩(wěn)定溫升的計算

73電機穩(wěn)定溫升的計算一、電機中的溫度分布在電機的溫升計算中，主要是計算繞組和鐵心的溫升。這些部件既是導熱介質，其中又有分布熱源，它們的溫度一般來在空間上總是按一定規(guī)律呈曲線分布，出現(xiàn)了最高溫升和平均溫升之分。平均溫升與最高溫升之間是有一定的規(guī)律性聯(lián)系的，因而也可用平均溫升來衡量電機的發(fā)熱情況。（一）采用對稱徑向通風系統(tǒng)的電機中定子繞組沿軸向的溫度分布空氣沿繞組傳導端部空氣鐵心和徑向通風溝熱量定子繞組中部CUP由于兩端散熱對繞組的冷卻顯著，溫度低；中間部分冷卻差，溫度高溫度低兩端溫度高定子鐵心中部溫度發(fā)布（二）采用軸向通風系統(tǒng)或混合式通風系統(tǒng)電機中定子繞組沿軸向的溫度分布鐵心徑向通風溝空氣繞組熱量端部空氣繞組鐵心表面軸向通風道空氣溫度最低靠近電機冷風入口處溫度最高靠近電機熱風口處溫度發(fā)布（三）表面冷卻的封閉式（交流）電機中定子繞組溫度沿軸向的分布繞組熱量鐵心機座空氣端部散熱能力差中部溫度低兩端溫度最高溫度發(fā)布（四）勵磁繞組中的溫度分布勵磁繞組銅損耗熱量沿著厚度方向傳導表面散熱空氣溫度低靠近繞組外面溫度高靠近磁極鐵心部分溫度發(fā)布（五）鐵心疊片組中的溫度分布布不均勻近似認為溫度沿徑向分空氣散熱表面徑向導熱溫度高中部溫度低靠近通風溝空氣散熱表面軸向導熱熱量鐵心疊片F(xiàn)EP二、用熱路法計算電機的平均溫升1、假設繞組銅和鐵的熱導率為無窮大，即銅和鐵是等溫體，且它們的的等于平均溫度。2、繞組和鐵心平均溫升的計算采用熱路法計算在上面假設的前提下，外冷式電機中的溫度降將集中在繞組絕緣和有關散熱表面處作為冷卻介質的流體層中。因為絕緣和冷卻介質本身都沒有熱源，因此可以用熱路法進行計算。目的計算絕緣內溫度降、計算散熱表面處冷卻介質溫度降，以計算繞組和鐵心的平均溫升。二源熱路法定轉子積各自組成獨立的二個熱源熱路以采用空氣冷卻徑向通風系統(tǒng)的交流電機定子為例來說明。1）熱路熱阻21繞組與鐵心之間熱阻空氣傳導鐵心熱阻空氣從通風道中的繞組表面熱阻冷卻介質從繞組端部表面熱量定子繞組散熱途徑CFCCURRPCFFFERP鐵心和繞組之間空氣先傳遞繞組空氣從鐵心外圓表面空氣從鐵心內圓表面空氣從通風道表面熱量定子鐵心散熱途徑321熱源定子繞組中銅耗產生的熱量；鐵心損耗所產生的熱量。2）熱路圖3）列方程銅的溫升、鐵的溫升節(jié)點A流進節(jié)點熱量流出節(jié)點的熱量流入節(jié)點的熱量CUP流出節(jié)點熱量熱傳導定律CUUURRCFECF節(jié)點B流入節(jié)點的熱量EPCFEUCFR流出節(jié)點的熱量FEE列方程32121FFEFEECFUCCUCUFERRPR解方程CUCFECUFEEFECUFECUFEEURPRRP111CFUFEUEP1CUCUFEUCUP測得空載試驗測得短路試驗04）熱阻的計算A、定子繞組銅和鐵心之間的絕緣熱阻CFR絕緣和鐵心接觸總面積率銅鐵所用絕緣合成導熱總厚度包括氣隙層銅鐵之間絕緣CFCFFARB、繞組端部銅和空氣之間熱阻1R1CCCURP熱阻端部表面散熱空氣散熱端部絕緣繞組散熱面積端部表面散熱系數(shù)端部絕緣熱導率繞組端部絕緣厚度111111CCCCAAR繞組端部的散熱面積或導熱面積不易確切計算，一般認為端部絕緣的導熱面積和端部的表面散熱面積相同，因此上二式中面積都用計算。在通風情況良好時，可取1C槽數(shù)長導體邊同絕緣的表面周端部長ZULULAEEC1C、徑向通風道中繞組部分和空氣之間的熱阻的計算2CR222221CCCCARR表面散熱熱阻傳導熱阻D、鐵心徑向通風道內外圓表面對空氣的表面散熱熱阻計算,1113322散熱面積散熱系數(shù)分別為相應部分的表面FFFFFAARR三源熱路法在表面冷卻的封閉式感應電機中，定子鐵心、定子繞組銅和轉子構成了有三個熱源的熱路。三、用簡化法計算電機的平均溫升用熱路法計算溫升熱阻散熱系數(shù)與有關通風計算10VK但風量分布與散熱系數(shù)都不易精確計算簡化法1、假設全部鐵心損耗及有效部分銅耗只通過定子（或轉子）圓柱形冷卻表面散熱；FEPCUTP電樞繞組銅的有效部分和端接部分之間無熱的交換。2、簡化熱路圖數(shù)定子圓柱形表面散熱系積定子圓柱形表面散熱面AAR13、計算溫升節(jié)點BRPFECUTFE鐵的溫升APRPCUTFECUTFEE銅鐵之間溫度差TC銅的溫升CFEUT繞組端部的溫升假定全部從端部散出端部銅耗,