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电机中的温度典型分布情况介绍

学术研究2019.09.23
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       在电机的温升计算中,最重要的是计算绕组(电枢绕组、励磁绕组等)和铁心的温升。这些部件本身都是发热的,且热源是分布的,所以从整体上看,它们的温度一般说是不均匀的,因而就有最高温度或最高温升和平均温度或平均温升之分。虽然电机的发热程度应以最高温度(最热点的温度)来衡量,但因为最热点温度计算起来相当困难且不精确,通常热计算中只计算平均温升。平均温升和最高温升之间有一定的联系,用平均温升也可以衡量电机的发热情况。

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       为了能对电机发热情况先有些概念性的认识,下面概述电枢绕组和铁心的温度分布情况。电枢绕组的温度沿轴向上分布是不均匀的,但沿径向上一般可以认为是均匀的。在槽较深的电机,如大型汽轮发电机中,铜线沿槽高方向的温度差才达到10℃左右。下面,Ms.参与大家分分享绕组温度沿轴向分布的几种典型情况。


1.采用对称的径向通风系统时的绕组温度轴向分布

 

       当通过各径向通风道的风量大体相同时,铜和铁的最高温升在电机的中部。电枢绕组中部的铜耗热量的一部分通过铁心或通风道传给冷却空气,而另一部分则沿铜线向两端传导,并从绕组端部传给冷却空气。因此,端部的散热在有效长度不长的电机中,对绕组的冷却作用明显。

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       在结构设计时,为了降低电机中部的最高温升,通常把中部的铁心叠片组长度安排得比两端的短一点,这就相当于给电机中部增加了通风量及增加了散热表面。


2 .采用轴向通风系统或轴——径向通风系统时的绕组温度轴向分布

      

          一般来说,在两端不对称的通风系统中,发生最高温度的位置往往在热风出口的方向上。


3 .封闭式电机的电枢绕组温度轴向分布

 

         在表面冷却的封闭电机中,绕组中的损耗热量大部分通过铁心外圆、机座散走。若端部散热条件不好,端部的损耗热量也要部分地经由铁心散出去,这时绕组(铜线)的温度形成两端高,中间低的情况。至于铁心中的温度分布情况,由于硅钢片叠片组沿径向的导热系数比沿轴向的大很多倍,可以近似地认为叠片组铁心沿径向的温度是均匀分布的,温度的不均匀分布主要是沿轴向的。

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       如果通过两侧径向通风道的风量不同,则铁心沿轴向的温度分布还将是不对称的。实际上铁心沿径向的温度变化并不总是很小而可以忽略的,例如在汽轮发电机及封闭式(外表面冷却)感应电动机中,定子铁心沿径向温度差甚至可达到20~30℃左右。以封闭式感应电动机而言,铁心最高温度常常发生在定子齿冠附近。

 

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