电机设计--电机稳定温升的计算

73电机稳定温升的计算一、电机中的温度分布在电机的温升计算中，主要是计算绕组和铁心的温升。这些部件既是导热介质，其中又有分布热源，它们的温度一般来在空间上总是按一定规律呈曲线分布，出现了最高温升和平均温升之分。平均温升与最高温升之间是有一定的规律性联系的，因而也可用平均温升来衡量电机的发热情况。（一）采用对称径向通风系统的电机中定子绕组沿轴向的温度分布空气沿绕组传导端部空气铁心和径向通风沟热量定子绕组中部CUP由于两端散热对绕组的冷却显著，温度低；中间部分冷却差，温度高温度低两端温度高定子铁心中部温度发布（二）采用轴向通风系统或混合式通风系统电机中定子绕组沿轴向的温度分布铁心径向通风沟空气绕组热量端部空气绕组铁心表面轴向通风道空气温度最低靠近电机冷风入口处温度最高靠近电机热风口处温度发布（三）表面冷却的封闭式（交流）电机中定子绕组温度沿轴向的分布绕组热量铁心机座空气端部散热能力差中部温度低两端温度最高温度发布（四）励磁绕组中的温度分布励磁绕组铜损耗热量沿着厚度方向传导表面散热空气温度低靠近绕组外面温度高靠近磁极铁心部分温度发布（五）铁心叠片组中的温度分布布不均匀近似认为温度沿径向分空气散热表面径向导热温度高中部温度低靠近通风沟空气散热表面轴向导热热量铁心叠片FEP二、用热路法计算电机的平均温升1、假设绕组铜和铁的热导率为无穷大，即铜和铁是等温体，且它们的的等于平均温度。2、绕组和铁心平均温升的计算采用热路法计算在上面假设的前提下，外冷式电机中的温度降将集中在绕组绝缘和有关散热表面处作为冷却介质的流体层中。因为绝缘和冷却介质本身都没有热源，因此可以用热路法进行计算。目的计算绝缘内温度降、计算散热表面处冷却介质温度降，以计算绕组和铁心的平均温升。二源热路法定转子积各自组成独立的二个热源热路以采用空气冷却径向通风系统的交流电机定子为例来说明。1）热路热阻21绕组与铁心之间热阻空气传导铁心热阻空气从通风道中的绕组表面热阻冷却介质从绕组端部表面热量定子绕组散热途径CFCCURRPCFFFERP铁心和绕组之间空气先传递绕组空气从铁心外圆表面空气从铁心内圆表面空气从通风道表面热量定子铁心散热途径321热源定子绕组中铜耗产生的热量；铁心损耗所产生的热量。2）热路图3）列方程铜的温升、铁的温升节点A流进节点热量流出节点的热量流入节点的热量CUP流出节点热量热传导定律CUUURRCFECF节点B流入节点的热量EPCFEUCFR流出节点的热量FEE列方程32121FFEFEECFUCCUCUFERRPR解方程CUCFECUFEEFECUFECUFEEURPRRP111CFUFEUEP1CUCUFEUCUP测得空载试验测得短路试验04）热阻的计算A、定子绕组铜和铁心之间的绝缘热阻CFR绝缘和铁心接触总面积率铜铁所用绝缘合成导热总厚度包括气隙层铜铁之间绝缘CFCFFARB、绕组端部铜和空气之间热阻1R1CCCURP热阻端部表面散热空气散热端部绝缘绕组散热面积端部表面散热系数端部绝缘热导率绕组端部绝缘厚度111111CCCCAAR绕组端部的散热面积或导热面积不易确切计算，一般认为端部绝缘的导热面积和端部的表面散热面积相同，因此上二式中面积都用计算。在通风情况良好时，可取1C槽数长导体边同绝缘的表面周端部长ZULULAEEC1C、径向通风道中绕组部分和空气之间的热阻的计算2CR222221CCCCARR表面散热热阻传导热阻D、铁心径向通风道内外圆表面对空气的表面散热热阻计算,1113322散热面积散热系数分别为相应部分的表面FFFFFAARR三源热路法在表面冷却的封闭式感应电机中，定子铁心、定子绕组铜和转子构成了有三个热源的热路。三、用简化法计算电机的平均温升用热路法计算温升热阻散热系数与有关通风计算10VK但风量分布与散热系数都不易精确计算简化法1、假设全部铁心损耗及有效部分铜耗只通过定子（或转子）圆柱形冷却表面散热；FEPCUTP电枢绕组铜的有效部分和端接部分之间无热的交换。2、简化热路图数定子圆柱形表面散热系积定子圆柱形表面散热面AAR13、计算温升节点BRPFECUTFE铁的温升APRPCUTFECUTFEE铜铁之间温度差TC铜的温升CFEUT绕组端部的温升假定全部从端部散出端部铜耗,