电机设计课件之六ppt课件.ppt
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1、第七章 发热计算,7-1电机允许的温升限度,一、概述,电机运行产生损耗变为热能电机各部分温度升高。,温升:电机部件的温度与周围介质温度之差,称为该部件的温升。 用来表示。,根据对物质体发热过程的分析,温升随 时间的变化是呈指数曲线关系,如图所示。,为什么升温的变化过程呈现 指数关系?,起始阶段:物体温度与周围介质 温度相同,物体所产生的损耗热 全部用来提升物体温度,因此, 物体温度上升很快,稳定阶段:当物体内部产生的热 量与散发到周围介质中支的热量 相等时,物体本身的温度不再 增加。,中间阶段:由于物体温度高于 周围介质温度,温差加大,于 是物体的热量就散发到周围介 质,散发量随着温差的加大而
2、 加大,温升对电机部件的影响,首当其冲的是绕组的绝缘材料。,如何降低温升?,1、提高效率,减少损耗,2、增强电机的散热能力,如强迫风冷。,二、我国采用的电机温升限度,温升限度:指电机在额定负载运行下,各部件温升的允许极限值 称为温升极限。,对电机而言,其温升极限基本上取决于绝缘材料所允许的最高温 度及冷却介质的温度。不同绝缘等级的绝缘材料,其耐温极限如下 表所示。,1、温度对绝缘材料寿命的影响,绝缘材料在规定的极限温度下工作,能够获得经济的使用寿命 (20年)。但如果超过极限温度,则寿命按指数规律下降。例如, 对A级绝缘,当工作极限温度超过8时(B级10,F级12,H级 14),其使用寿命降一
3、半。,2、冷却介质温度的确定,冷却介质温度即为大气温度,每个国家一般都采用大部分地区的 大气绝对最高温度作为冷却介质的温度,因此我国的国家标准规定 +40作为冷却介质温度。,3、测量温度的方法,有温度计法、电阻法、埋置检温计法三种方法,不同的方法测出的平均温度与最热点温度之间的差别不一样。例如 在标准中规定A级绝缘的定子绕组,用温度计法测得的温升限度为 50,它是由该级绝缘的最高温度105减去40得65,再减掉平 均温度与最高温度的差别15后得到。,4、海拔高度对温升的影响,海拔高度不同,则空气的稀薄也不同,散热条件也不同。国标 规定:当电机的使用地点的海拔高(低)于试验地点的海拔时,其 温升
4、限度应按两地海拔之差每100m减(加)去规定值的1%。低于 1000m均算作1000m。,B极绝缘,B极绝缘,温升80K,7-2 传热基本定律,一、概述,电机散热有三种方式: 由损耗产生的热量,先由发热体内部传导至表面,然后经过对流和,辐射 的作用散到周围去。,因此从上述三种方式的基本定律中得出温升的计算方法。,二、热传导定律,传导只发生在温度有高低差别的温度场中。将场中的相同温度点联接 起来,便得到等温线或面。如图所示。,并且,热的传导方向是和温度空间变化率最大的方向一致,即与等温线 的法线方向一致,如图所示。,热流密度q:单位时间内通过单位等温面的 热量。该物理量的单位为:J/(m2.s)
5、,热传导定律:温度场各点的热流 密度q与该点的温度梯度成正比:,如果热流只有一个方向,即x方向的平面热传导,则上式可改写为:,如果A是常数,解上式微分方程得:,因此,在平面热传导中,温度分布是一直线。如图所示。,为了计算温升方便,将“场”的问题转变为“路”的问题。引入电路的概念, 即将温差当作电压,热流当作电流,热阻R当作电阻。,于是在热路中,合成热阻的计算方法也与电路中求电阻的方法一样。,三、热传导方程,四、对流和辐射散热,(一)辐射散热,表7-4,一般情况下,当采用强制对流冷却电机时,由辐射带走的热量微乎其微, 可忽略不计。但是在平静的大气中,由辐射散发的热量约占总散热量的40%,(二)对
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