1、电机学第9章电机的发热和冷却9.1电机的温升和温升限值9.2电机内热量的传导和散出9.3均质等温固体的发热和冷却过程9.4在短时工作制和周期工作制下运行时，电机的发热和9.5电机的冷却方式9.1电机的温升和温升限值1.常用绝缘材料及其容许工作温度2.电机的温升和温升限值1.常用绝缘材料及其容许工作温度表9-1各级绝缘的最高容许工作温度电机中所用的绝缘材料，按其耐热能力，可分成A、E、B、F、H等五级。A级绝缘包括经过浸渍或使用时浸于油中的棉纱、丝等有机材料。E级绝缘包括用聚酯树酯、环氧树酯及三醋酸纤维等制成的绝缘薄膜，高强度漆包线上的聚酯通常也属于这一级。B、F和H级绝缘包括云母、石棉及玻璃纤
2、维等无机物，用不同耐热性能的有机漆作为黏合剂，所制成的材料或其组合物。表9-1列出了各级绝缘的最高容许工作温度。1.常用绝缘材料及其容许工作温度2.电机的温升和温升限值(1)温度计法此法是用温度计直接测定温度，十分简便。(2)电阻法此法利用绕组发热时电阻会发生变化的原理，通过测量绕组的热态电阻值来确定绕组的温度。(3)埋置检温计法如欲测得电机内部最热点的温度，可在预计发生最高温度之处(如双层绕组的上、下层之间，上层绕组绝缘外部与槽楔之间)埋置多个检温计，以读数最高者作为确定绕组温度的依据。2.电机的温升和温升限值9.2电机内热量的传导和散出1.物体内部热量的传导2.物体表面的散热3.交流电机定
3、子绕组和铁心的稳态温升1.物体内部热量的传导1.物体内部热量的传导图9-1槽内绕组铜耗所生热量的散出2.物体表面的散热3.交流电机定子绕组和铁心的稳态温升(1)气隙较大，因而定子和转子之间没有热交换，所以可以单独对定子进行分析。(2)设铁心内部和铜线内部均无温差，铁心表面各处的散热系数相同，绕组表面各处的散热系数也相同，从而铜线和铁心分别成为两个理想的均质等温体。(3)冷却空气温度为a。3.交流电机定子绕组和铁心的稳态温升图9-3定子绕组和铁心的散热示意图3.交流电机定子绕组和铁心的稳态温升图9-4把铜线和铁心作为两个均质等温体时的等效热路图3.交流电机定子绕组和铁心的稳态温升3.交流电机定子
4、绕组和铁心的稳态温升9.3均质等温固体的发热和冷却过程1.均质等温固体的发热过程2.均质等温固体的冷却过程1.均质等温固体的发热过程图9-5均质等温固体1.均质等温固体的发热过程1.均质等温固体的发热过程图9-6均质等温固体的发热曲线1.均质等温固体的发热过程2.均质等温固体的冷却过程图9-7均质等温固体的冷却曲线2.均质等温固体的冷却过程9.4在短时工作制和周期工作制下运行时，电机的发热和短时工作制短时工作制是指，在恒定负载下电机按给定的时间运行，在尚未达到稳态温升时，即断电停机较长的时间，到电机各部分实际上已冷却到周围介质温度时，再进行下一次起动。此时电机的发热和冷却曲线如图9-8所示。短
5、时工作制的持续时间通常采用15min、30min、60min和90min。周期工作制周期工作制是指，电机长期运行于一系列相同的工作周期，此周期包括一段恒定负载运行时间，和一段断电停机时间或空载时间(有时还包括一段起动或制动时间)。负载时间与整个周期之比，称为负载持续率。每个周期的时间通常为10 min,负载持续率有15%、25%、40%和60%等四种。9.4在短时工作制和周期工作制下运行时，电机的发热和图9-8按短时工作制运行时电机的发热和冷却曲线9.4在短时工作制和周期工作制下运行时，电机的发热和图9-9按周期工作制运行时电机的发热和冷却曲线9.5电机的冷却方式1.表面冷却2.内部冷却表面冷
6、却按其结构可分为自冷式、自扇冷式和他扇冷式三种。自冷式电机不装设任何专门的冷却装置，仅靠部分表面的辐射和自然对流，把电机内部产生的热流带走，故散热能力很低，只适用于几百瓦以下的小型电机。自扇冷式电机的转子上装有风扇，如图9-10所示。电机转动时，利用风扇所产生的风压强迫空气流动、吹拂散热表面，从而加强了电机的散热能力。他扇冷式的风扇不由电机自身驱动，而是由另外的动力装置独立驱动。1.表面冷却1.表面冷却图9-10自扇冷式电机采用空心导体，把冷却介质通入导体内部直接带走热量的冷却方式，称为内部冷却。图9-11为水内冷的定子线棒剖面图。内部冷却的另一种方式是蒸发冷却。蒸发冷却是用绝缘性能好、沸点低的冷却介质通过空心导体，利用冷却介质沸腾时吸收的气化潜能，把定子线棒中由电阻损耗所产生的热量带走。这是一种新的冷却技术。2.内部冷却2.内部冷却图9-11水内冷的定子线棒剖面图
