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电机的发热和温升
电机运行是能量转换的过程,这时电机的绕组种流过电流,电流在绕组上的功率为I2R,以及电机铁芯中交变磁场导致的磁滞与涡流引起的功率损耗都转化为热量而散失,相应转化为热量而散失的能量,称为能量损耗,损耗的能量全部转化为热量,引起电机发热.存在损耗的部分是电机中的热源.热源的出线和积累,引起这些部分温度升高.温度过高影响耐热能力薄弱的绝缘材料,大大缩短了它的寿命,严重时可能将电机烧毁.所以对于不同的绝缘材料,有相应的最高允许工作温度.在此温度下长期工作,绝缘材料的电性能,机械性能和化学性能不会显著变坏;如超过此温度,则这些性能迅速变坏或引起快速老化,于是电机各部分应该因其结构材料的不同而有一个最高工作温度的限值.
电机部件温度升高的同时,热量便开始由高温向低温部分流动,热量所及部分的温度也升高.当电机的温度高于周围介质的温度时,就向冷却介质散出热量.电机某部分的温度θ与电机周围介质的温度θ0之差,称为电机该部分的温升τ,即
τ=θ-θ0
温升的单位用绝对温度K,从数值上看,用K与用摄氏温度℃表示的温差是一样的.电机温升的高低,同电机损耗即发热量的多少及散热的快慢有关.所以,温升是电机损耗与散热情况的量度,它成为评价电机性能的一个指标.
电机某部分的温度θ=θ0+τ是受到具体运行地点的冷却介质温度影响θ0的,为了制造基本上能在全国各地适用的电机,国家标准GB755-87根据我国各地区气候的一般情况,把周围冷却空气的最高温度规定为
θ0max=40℃
当周围冷却介质的最高温度一定时,电机各部分的最高温度决定于它们的温升.这时,为了保证电机的安全运行和具有适当的寿命(能正常运行的使用年限),电机各部分的温升不应超过一定数值,也就是说电机各部分的允许温升有一定的最大值.它由国家标准GB755-87规定.
由于不同的测温方法可以得到不同类型的温度,因此在规定温升限值的同时应规定具体的测温方法,测温方法通常有:
温度计法.该法是用酒精温度计,半导体温度计等粘附在电机可接触到的表面,以测出接触点表面的温度.
电阻法.它是通过测量绕组在冷态和热态时的电阻来推算出绕组在热态时的温度,若测得绕组在冷态温度θ0时的电阻为R0,热态时的电阻为Rθ,则
θ=θ0+(Rθ-R0)/ R0(G+θ0)
式中 G------常数,对铜绕组取235,对铝绕组取225.
埋置检温计法.在电机的绕组,铁芯或其他需要测温的位置,在电机装配时预先埋置检温计,检温计通常有热电偶和电阻温度计两种.这种方法可在电机运行中测出被测点温度.
当把电机作为一个各点温度都相同,而且表面各点散热能力也相同的均质等温体时,电机的温升按指数规律增长,温升稳定值
τ∞=Q/(λA)
式中 Q------单位时间内均质等温体中产生的热量,它比例于电机功率损耗;
A------均质等温体的散热表面积;
λ-----表面散热系数,即当温升为1K时,每单位时间内从单位表面上通过对流和辐射而散走的热量.λ的大小取决于散热表面的性质和周围冷却气体的流动速度.
上式表明.电机的稳定温升由单位时间的发热量Q,散热表面积的大小A和散热系数λ确定.因此,要降低电机的温升可有三种办法:一是设法减少电机的损耗,以降低Q;二是增加散热表面积A;三是提高电机的散热能力,改进冷却方法,即增大λ.
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电机运行是能量转换的过程,这时电机的绕组种流过电流,电流在绕组上的功率为I2R,以及电机铁芯中交变磁场导致的磁滞与涡流引起的功率损耗都转化为热量而散失,相应转化为热量而散失的能量,称为能量损耗,损耗的能量全部转化为热量,引起电机发热.存在损耗的部分是电机中的热源.热源的出线和积累,引起这些部分温度升高.温度过高影响耐热能力薄弱的绝缘材料,大大缩短了它的寿命,严重时可能将电机烧毁.所以对于不同的绝缘材料,有相应的最高允许工作温度.在此温度下长期工作,绝缘材料的电性能,机械性能和化学性能不会显著变坏;如超过此温度,则这些性能迅速变坏或引起快速老化,于是电机各部分应该因其结构材料的不同而有一个最高工作温度的限值.
电机部件温度升高的同时,热量便开始由高温向低温部分流动,热量所及部分的温度也升高.当电机的温度高于周围介质的温度时,就向冷却介质散出热量.电机某部分的温度θ与电机周围介质的温度θ0之差,称为电机该部分的温升τ,即
τ=θ-θ0
温升的单位用绝对温度K,从数值上看,用K与用摄氏温度℃表示的温差是一样的.电机温升的高低,同电机损耗即发热量的多少及散热的快慢有关.所以,温升是电机损耗与散热情况的量度,它成为评价电机性能的一个指标.
电机某部分的温度θ=θ0+τ是受到具体运行地点的冷却介质温度影响θ0的,为了制造基本上能在全国各地适用的电机,国家标准GB755-87根据我国各地区气候的一般情况,把周围冷却空气的最高温度规定为
θ0max=40℃
当周围冷却介质的最高温度一定时,电机各部分的最高温度决定于它们的温升.这时,为了保证电机的安全运行和具有适当的寿命(能正常运行的使用年限),电机各部分的温升不应超过一定数值,也就是说电机各部分的允许温升有一定的最大值.它由国家标准GB755-87规定.
由于不同的测温方法可以得到不同类型的温度,因此在规定温升限值的同时应规定具体的测温方法,测温方法通常有:
温度计法.该法是用酒精温度计,半导体温度计等粘附在电机可接触到的表面,以测出接触点表面的温度.
电阻法.它是通过测量绕组在冷态和热态时的电阻来推算出绕组在热态时的温度,若测得绕组在冷态温度θ0时的电阻为R0,热态时的电阻为Rθ,则
θ=θ0+(Rθ-R0)/ R0(G+θ0)
式中 G------常数,对铜绕组取235,对铝绕组取225.
埋置检温计法.在电机的绕组,铁芯或其他需要测温的位置,在电机装配时预先埋置检温计,检温计通常有热电偶和电阻温度计两种.这种方法可在电机运行中测出被测点温度.
当把电机作为一个各点温度都相同,而且表面各点散热能力也相同的均质等温体时,电机的温升按指数规律增长,温升稳定值
τ∞=Q/(λA)
式中 Q------单位时间内均质等温体中产生的热量,它比例于电机功率损耗;
A------均质等温体的散热表面积;
λ-----表面散热系数,即当温升为1K时,每单位时间内从单位表面上通过对流和辐射而散走的热量.λ的大小取决于散热表面的性质和周围冷却气体的流动速度.
上式表明.电机的稳定温升由单位时间的发热量Q,散热表面积的大小A和散热系数λ确定.因此,要降低电机的温升可有三种办法:一是设法减少电机的损耗,以降低Q;二是增加散热表面积A;三是提高电机的散热能力,改进冷却方法,即增大λ.
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