电机温升专篇——热传导因素对电机绕组温升的影响
2020-08-05 11:36:46 来源:电机技术日参
【哔哥哔特导读】对于空气冷却的电机,电机运行时由绕组和铁芯产生的热量,从发热体内部靠热传导方式将热量传递至与空气接触外表面,而后通过热辐射和热对流的方式将热量散发到空气中。
绕组温升是电机产品的重要性能指标。电机运行过程中,其任何一个零件和部件都会不同程度地产生温升,只是所产生的温升差异较大,不同的零部件对于温升的耐受能力也不同。
从电机产品的结构分析,无论是定子绕组还是转子绕组,其物理位置位于电机最里的范围,属于电机产生热量较为集中的部件;从热传导原理分析,电机绕组的散热热路较长,而且其间经过不同的介质,因而使得耐受温度能力不是很强的绕组,面临更为严峻的问题,将绕组温升作为电机产品考核指标也就不言而喻。
电机温升主要取决于它的电磁负载和通风散热结构,当然也包括电机生产制造过程中的工艺水平和质量控制水平。
对于空气冷却的电机,电机运行时由绕组和铁芯产生的热量,从发热体内部靠热传导方式将热量传递至与空气接触外表面,而后通过热辐射和热对流的方式将热量散发到空气中。
电机运行过程中,当其散发出的热量与周围环境所能带走的热量达到平衡时,电机绕组的温度将趋于一个相对稳定的状态,此时,绕组的温升将达到一个稳定值。
电机绕组传热过程中,必然会涉及到不同的材料,相对而言,无论是铁还是铜,传热能力相对较强,而不可回避的是,绕组中的绝缘材料和空气,绝缘材料的热导率比铜和铁小很多,而静止的空气比绝缘材料的热导率还要小很多,因而,这些因素是电机设计过程中必须面对的问题。
01绝缘工艺对电机温升的影响
在设计环节减薄绝缘,使绕组有适宜的槽满率,以及电机生产制造过程中的浸烘工艺,都会对电机的温升有较大影响。VPI是电机绕组生产加工的关键工艺,通过真空压力浸漆工艺可以较大限度地减少绕组内的空气隙,改善电机散热条件。在浸烘过程中,绝缘漆的粘度及浸烘工艺对最终的效果影响较大。
02零部件配合对电机温升的影响
对于定子绕组,影响电机绕组温度的另一个重要因素是定子铁芯与机座的配合效果,对于不少小规格电机,铸造毛坯相对较薄,再加上加工工艺的不适宜性,导致机座与铁芯的配合柱面出现变形,定子压入机座后会出现非正常的空气隙,这显然不利于电机散热。
对于不同系列的电机,缘于运行环境及电机设计本身的特点,不少的电机需要增加通风散热系统控制电机温升,比如说,IP23电机不带风扇,而IP44及以上的电机要增加外风扇和风罩进行强迫通风散热,与此相关的风扇、风罩及机座散热筋等共同构成了该电机的通风散热系统。
03环境因素对温升的影响
除电机自身的因素外,运行环境对电机温升影响较大,如在相对密闭的环境、高原环境、潮湿环境都对电机散热有较大影响,因而必须兼顾该类问题。
04什么是热传导?
热传导是介质内无宏观运动时的传热现象,其在固体、液体和气体中均可发生,但严格而言,只有在固体中才是纯粹的热传导,而流体即使处于静止状态,其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流,因此,在流体中热对流与热传导同时发生。物体或系统内的温度差,是热传导的必要条件。或者说,只要介质内或者介质之间存在温度差,就一定会发生传热。热传导速率决定于物体内温度场的分布情况。
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