第08章 电机的发热与冷却
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第八章电机的发热和冷却目录第一节电机的额定容量 (1)第二节电机的发热 (2)第三节电机的散热 (5)小结 (8)思考题 (8)第一节电机的额定容量电机是一种变换能量形式的机器。
它一方面有功率输入,另一方面有功率输出,在能量转换过程中同时产生功率损耗,各种损耗最后都转化为热能,因而使电机各部分的温度升高。
对于铁磁材料和导电材料,通常在200℃以下的环境中使用不会显著影响其电磁性能和机械性能,但是绝缘材料的耐热性能较低,它是电机中较易损坏的部分,直接影响电机的使用寿命,而绝缘材料的寿命与它的工作温度有关,以B级绝缘为例,每当工作温度超出规定限值约10℃,它的使用寿命将缩短一半。
为了保证电机正常使用年限(一般为10-15年),对各种绝缘材料都规定有极限容许温度,这也间接规定了电机的额定容量和额定工作状况。
电机的额定容量即额定功率。
发电机的额定功率是指铭牌上规定的符合定额的输出电功率,电动机的额定功率是指轴端输出的机械功率。
当电机运行时,如果各种电量(如电压、电流、频率等)与机械量(如转速、转矩等)都符合技术标准的规定的数值,则此种运行情况称为额定运行情况。
在额定情况下运行,各种功率损耗也都有一定的数值。
损耗将使电机发热,如在每单位时间内损耗产生的热量大于发散的热量,电机的温度将升高,直到双方达到热平衡为止,此时电机温度比环境温度或冷却介质温度高,它们之间相差的温度度数称为电机的温升。
电机额定功率和额定运行情况的规定,应使电机的温升和各部分的最后温度都不超过所有绝缘材料的极限允许温度,电机常用绝缘材料的耐热等级见第一章第三节所述。
电机的温升,不仅取决于损耗的大小,而且与电机的运行情况有关,即使有同样的损耗,长时间运行的电机与短时间运行的电机温升不同,故所定的定额也不同,依据我国有关技术标准的规定,电机的工作制可分为连续、短时、周期和非周期几种。
此外,定额的规定和电机的结构型式(如开启式还是封闭式等)、冷却方式、冷却介质等有关,定额还与周围环境(如环境温度、海拔等)有关,运行条件如与规定的不同,则定额应进行修正。
关于电机冷却和发热的简析班级:电气081姓名:张天宏学号:200880884124关于电机冷却和发热的简析电气081 张天宏【摘要】电机在我们的日常生活中随处可见,扮演着十分重要的角色,作为它们的使用者,我们应该对电机的冷却和发热有最基本的了解,这样我们就会更好的利用电机。
【关键字】电机冷却发热一、电机的冷却(一)概念部分1.冷却:电机在进行能量转换时,总有一小部分损耗转变成热量,它必须通过电机的外壳和周围介质不断将热量散发出去,这个散发热量的过程,我们称为冷却。
2.冷却介质:传递热量的气体或液体介质。
3.初级冷却介质:温度低于初级冷却介质的气体或液体介质,通过电机的该部件相接触,并将其放出的热量带走。
4.次级冷却介质:温度低于初级冷却介质的气体或液体介质,通过电机的外表面或冷却器将初级介质放出的热量带走。
5.最终冷却介质:热量传递到最后的冷却介质。
6.周围冷却介质:电机周围环境的气体或液体介质。
7.远方介质:一种远离电机的介质,通过进、出口管或通道吸入电机热量和排出冷却介质到远方。
8.冷却器:使一种冷却介质的热量传递到另一种冷却介质,并保持两种冷却介质分开的装置。
(二)冷却方式代号的内容规定1、电机冷却方法代号主要由冷却方法标志(IC)、冷却介质回路布置代号、冷却介质代号以及冷却介质运动的推动方法代号所组成。
IC+回路布置代号+冷却介质代号+推动方式代号2、冷却方式标志代号是英文国际冷却(InternationalCooling)的字母缩写,用IC表示。
3、冷却介质的回路布置代号用特征数字表示,主要采用有0、4、6、8等,下面分别说一下它们的含义。
4、冷却介质代号如果冷却介质为空气,则描述冷却介质的字母A可以省略,我们采用的冷却介质基本上都为空气。
5、冷却介质的运动方法,主要介绍四种。
6、冷却方法代号的标记有简化标记和完整标记法两种,我们应优先使用简化标记法,简化标记法的特点,如果冷却介质为空气,则表示冷却介质代号的A,在简化标记中可以省略,如果冷却介质为水,推动是为7,则在简化标记中,数字7可以省略。
浅谈电动机的发热与冷却摘要:简要介绍电动机热量产生和传递的过程、对电动机正常运行产生的影响和电动机的冷却方式。
关键词:电动机发热热传导冷却电动机(简称电机)在能量转换过程中,其内部将同时产生损耗。
由于损耗的存在,一方面将直接影响到电机的效率和运行的经济性;另一方面,由于损耗的能量最终转化为热能,从而使电机各部分的温度升高。
这将直接影响到电机所用的绝缘材料的寿命,并限制电机的输出,严重时能够将电机烧毁。
因此,一要在设计时注意合理减少电机的损耗;二要努力改善冷却条件,使热量能有效地、尽快地散发出去。
1.电机热量的产生、传导与散出电机中的热源主要是绕组及其铁芯中的损耗。
绕组和铁芯内部均会产生热量,绕组中的损耗与电流的平方成正比。
铁芯内部的热量是由涡流而产生的。
绕组中所产生的热量借传导作用,从铜线穿过绝缘层传到铁芯上,再加上铁芯中产生的热量,一起由铁芯传到电枢的表面,然后借助于对流及辐射作用,把热量散发到周围的空气中。
根据热传导知识可知,热量都是从高温部位传向相对低温部位。
从这样的热传导途径中,可以得出这样的结论:绕组的温度通常总是高于铁芯的温度。
若想降低绕组的温升,一方面要增强电机内部的传热能力,另一方面应该增强部件表面的散热能力。
为了使电机绕组内部热量比较容易地传导到散热表面,应该设法选择导热性能好、耐压强度高、绝缘性能好的绝缘材料。
要求在保证绝缘性能的情况下,降低绝缘层的厚度。
同时,还应设法清除线槽内的导热性能不佳的空气层,如:用油漆等来充填导线与铁芯的间隙。
这样做不仅可以改善导热性能,又可以增强电机的绝缘性能以及机械性能。
电机表面的散热能力与散热表面的面积、空气对冷却表面的速度等因素有关。
一般是采用增大散热面积、改善表面散热性能、增加冷却介质的流动速度以及降低冷却介质的温度等措施来增加散热能力。
电动机在运行时,若温度超过一定的值,首先损坏的是绕组的绝缘。
因为电机中的绝缘材料是耐热性能最差的部分。
大型电机的损耗、发热和冷却摘要大型发电机是电网的主要设备之一,是电能的直接生产者。
大型电机的发展在整个国民经济的发展中占有重要地位。
从电力生产,电网运行、管理的经济性和供电质量来看,电网中主力机组的单机容量应与电网总容量维持一定的比例,例如6~8%。
单机容量越大,则单位容量成本下降,材料消耗降低,其经济性能就越好。
但增加容量势必要增加电机的损耗,同时电机的发热和温升也会上升,如何降低损耗、加强冷却系统,也就成为如何提高出力时必须解决的问题,本文着重在这几个方面做一些分析和探讨。
关键词电机损耗;大型电机温升;大型电机冷却方式一、引言电机容量的提高主要通过增大电机的线性尺寸和增加电磁负荷两种途径实现。
然而增大线性尺寸同时会增大损耗(因为电机的损耗是与线性尺寸的三次方成正比),造成电机效率下降。
而增加磁负荷,由于受到磁路饱和的限制也很难实现。
所以提高单机容量的主要措施就在于增加线负荷了。
但增加线负荷就同时会增加线棒铜损,线圈的温度将增加,可能达到无法容许的程度。
这时就必须采用强化冷却技术,以提高散热强度,从而将电机各部分的温升控制在允许X围内,才能保证电机安全可靠地运行。
所以冷却技术的进步是电机向大容量发展的保证。
电机的冷却方式分为气冷和液冷两大类。
气冷的冷却介质包括空气和氢气。
液冷的介质有水、油及蒸发冷却所使用的氟里昂类介质及新型无污染化合物类氟碳介质。
汽轮发电机所采用的冷却方式较为丰富,包括空冷、氢冷、水冷、油冷及蒸发冷,以下将从损耗、温升和冷却方式两个方面来作展开。
二、电机的损耗2.1关于电机的损耗异步电机中的损耗主要由下列五部份组成:1.定子绕组中电流通过所产生的铜耗(PCu1);2.转子绕组中电流通过所产生的导体(铝或铜)损耗(PCu2);3.铁心中磁场所产生的涡流和磁滞损耗(PFe);4.由于风扇和轴承转动所引起的通风和摩擦损耗(Pfw);5.由气隙磁场高次谐波所产生的负载杂散损耗(Ps)。
大型电机的损耗、发热和冷却摘要大型发电机是电网的主要设备之一,是电能的直接生产者。
大型电机的发展在整个国民经济的发展中占有重要地位。
从电力生产,电网运行、管理的经济性和供电质量来看,电网中主力机组的单机容量应与电网总容量维持一定的比例,例如6~8%。
单机容量越大,则单位容量成本下降,材料消耗降低,其经济性能就越好。
但增加容量势必要增加电机的损耗,同时电机的发热和温升也会上升,如何降低损耗、加强冷却系统,也就成为如何提高出力时必须解决的问题,本文着重在这几个方面做一些分析和探讨。
关键词电机损耗;大型电机温升;大型电机冷却方式一、引言电机容量的提高主要通过增大电机的线性尺寸和增加电磁负荷两种途径实现。
然而增大线性尺寸同时会增大损耗(因为电机的损耗是与线性尺寸的三次方成正比),造成电机效率下降。
而增加磁负荷,由于受到磁路饱和的限制也很难实现。
所以提高单机容量的主要措施就在于增加线负荷了。
但增加线负荷就同时会增加线棒铜损,线圈的温度将增加,可能达到无法容许的程度。
这时就必须采用强化冷却技术,以提高散热强度,从而将电机各部分的温升控制在允许范围内,才能保证电机安全可靠地运行。
所以冷却技术的进步是电机向大容量发展的保证。
电机的冷却方式分为气冷和液冷两大类。
气冷的冷却介质包括空气和氢气。
液冷的介质有水、油及蒸发冷却所使用的氟里昂类介质及新型无污染化合物类氟碳介质。
汽轮发电机所采用的冷却方式较为丰富,包括空冷、氢冷、水冷、油冷及蒸发冷,以下将从损耗、温升和冷却方式两个方面来作展开。
二、电机的损耗2.1 关于电机的损耗异步电机中的损耗主要由下列五部份组成:1.定子绕组中电流通过所产生的铜耗(PCu1);2.转子绕组中电流通过所产生的导体(铝或铜)损耗(PCu2);3.铁心中磁场所产生的涡流和磁滞损耗(PFe);4.由于风扇和轴承转动所引起的通风和摩擦损耗(Pfw);5.由气隙磁场高次谐波所产生的负载杂散损耗(Ps)。