大中型電動機(jī)設(shè)計中溫升估算

韓新彥　陳鯤

摘 要：文章采取實例的方式大中型電動機(jī)溫升的幾種估算方式進(jìn)行分析與探究，并且根據(jù)結(jié)果得知在不同因數(shù)的影響下，電動機(jī)溫升與總發(fā)熱量有著直接關(guān)系。

關(guān)鍵詞：電動機(jī)；溫升估算；電磁設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.238

眾所周知，電動機(jī)的溫升主要取決于電機(jī)發(fā)熱與散熱的基本情況，一般情況下電機(jī)的發(fā)熱主要是因為電機(jī)內(nèi)出現(xiàn)不同程度的損壞所致，發(fā)熱部件主要有定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組以及定子鐵芯等[1]。而電動機(jī)的散熱則主要是定轉(zhuǎn)子繞組在經(jīng)過氣隙空氣傳導(dǎo)中所形成的一種空氣散發(fā)熱量的現(xiàn)象。如果電機(jī)能安全工作，那么則電機(jī)繞組的穩(wěn)定溫升需要小于電機(jī)繞組絕緣所允許的最高值。所以，估算出電機(jī)的溫升對實現(xiàn)電機(jī)設(shè)計、改造、檢修起到十分重要的作用。在估算電機(jī)升溫時最為常用的方法便是熱路法，該方法應(yīng)用往往會存在未知數(shù)，不僅方法繁雜，并且估算值與實際值之間會存在非常大的誤差。另外在采取類比法等簡單方法時，由于方法簡單、適用面窄，同樣會導(dǎo)致估算值與實際值之間存在非常大的誤差。

1 熱負(fù)荷

通過對電動機(jī)相關(guān)書籍的分析與了解，可以清楚的得知大中型高壓電動機(jī)的定子熱負(fù)荷AJ主要控制在2600A2（cmmm2），少級電動機(jī)定子熱負(fù)荷AJ控制在3000A2（cmmm2），轉(zhuǎn)子熱負(fù)荷需要控制在2500 A2（cmmm2）[2]。假如電動機(jī)的熱負(fù)荷數(shù)值比較高，那么對電動機(jī)有效材料的利用率也會提高，通常情況下，如果溫升高，所用成本材料低，溫升低，材料使用率高，但是成本卻有所提升。如果在溫升計算的時候采取類比法則，那么對于同一種結(jié)構(gòu)形式、同一種冷卻方法、同一機(jī)座號、同一電壓、容量相接近的電動機(jī)，溫升可以看做與電動機(jī)定子熱負(fù)荷大小呈現(xiàn)正比。

2 方案的選擇

在本次研究中選擇不同的高效電動機(jī)，分別是650kW，8P，分別設(shè)計三種方案。方案見表1。

在三種方案設(shè)計中均遵循基本原則，所有電動機(jī)性能指標(biāo)能夠滿足用戶的基本要求，并且所選擇的標(biāo)準(zhǔn)為“可靠性高、成本低”。根據(jù)對表1 的解讀可以得知，在計算溫升方法的時候，方案一最為低端，方案二與方案三則相當(dāng)。在計算熱負(fù)荷類比溫升方法的時候，方案二最高，方案一與方案三最為接近。在計算發(fā)熱量類比溫升方法的時候，方案一最低，方案三最高[3]。如果單純的從電動機(jī)產(chǎn)品成本高低分析，方案二則最高，方案三則最低[4]。通過對以下各類情況的分析與考慮，最終選擇確定三種方案對新產(chǎn)品進(jìn)行試驗，并且將電動機(jī)型式試驗溫升設(shè)計在61k，將試制任務(wù)圓滿完成。

3 試驗驗證

由于電動機(jī)新產(chǎn)品的型式試驗周期比較久，并且所花費的時間比較高，所以無法進(jìn)行逐一進(jìn)行，另外由于交貨期不允許，所以在本次研究中并沒有對650kW、8P高效電動機(jī)進(jìn)行對比試驗。但是為從根本上將這一問題說明，在本次研究中筆者將功率比較小的215kW、6P的低壓電動機(jī)的型式試驗結(jié)果進(jìn)行列表分析。見表2。

根據(jù)對表2 的分析與解讀可以得知，小氣隙電動機(jī)的熱負(fù)荷要比大氣隙電動機(jī)的熱負(fù)荷要低，并且小氣隙電動機(jī)的溫升要比大氣隙電動機(jī)的溫升要高，這種情況無法形成正比關(guān)系[5]。另外，小氣隙電動機(jī)的發(fā)熱總損傷試驗值要比大氣隙電動機(jī)的發(fā)熱總損耗試驗值要大，這與試驗溫升會形成正比關(guān)系。在對這兩臺電動機(jī)試驗結(jié)果進(jìn)行分析之后，可以清楚的得知，小氣隙電動機(jī)發(fā)熱的總體損耗要比鑄鋁轉(zhuǎn)子的附加鐵損耗過大，這一原因也是導(dǎo)致試驗溫升高于大氣隙電動機(jī)的主要原因[6]。

4 結(jié)語

總而言之，大中型電動機(jī)溫升問題是當(dāng)前最為主要的問題，其中在大中型電動高壓高效電動機(jī)的整個試制過程之中，電動機(jī)的性能指標(biāo)往往不是最為復(fù)雜的問題，溫升問題才是困擾電動機(jī)設(shè)計人員最大的難題。另外在實驗中還得知，電動溫升的高低與電動機(jī)有效材料的使用量有著密切的聯(lián)系，所以需對電動機(jī)溫升與成本的關(guān)系進(jìn)行評價與分析是當(dāng)前電動機(jī)設(shè)計人員所面臨的主要問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡浩，鐘璐.電動機(jī)溫升估算的有關(guān)問題[J].電工電氣，2009（06）：14-15.

[2]張亮，王艷萍，蔣正華.機(jī)殼水冷無刷力矩電動機(jī)溫升估算研究[J].微電機(jī)，2013（12）：27-29+38.