电机的发热和冷却
电机的冷却方式及其代号
电机的冷却方式及其代号
一、概念部分：
1）冷却：电机在进行能量转换时，总是有一小部分损耗转变成热量，它必须通过电机外壳和周围介质不断将热量散发出去，这个散发热量的过程，我们就称为冷却。
2）冷却介质：传递热量的气体或液体介质。
3）初级冷却介质：温度低于电机某部件的气体或液体介质，它与电机的该部件相接触，并将其放出的热量带走。
4
5
6
7
8
1
3
气。
6、冷却方法代号的标记有简化标记法和完整标记法两种，我们应优先使用简化标记法，简化标记
7、比较常用的冷却方式有IC01、IC06、IC411
举例说明：IC411完整标记法为IC4A1A1
“IC”为冷却方式标志代号；
“4”为冷却介质回路布置代号（机壳表面冷却）
“A’’为冷却介质代号（空气）
第一个“1
第二个“1。
电机运行时温度过高的原因
电机运行时温度过高的原因首先，电机运行时温度过高的一个常见原因是电流过大。
当电机负载过大或电机设计无法满足所需的功率时，电机会处于满负荷运行状态，这会导致电流过大，进而产生较大的热量。
此时，电机内部的绕组和铜线等部件易受热损伤，导致电机温度升高。
其次，轴承磨损也是导致电机温度升高的常见原因之一、当电机的轴承磨损严重时，摩擦产生的热量会增加电机的温度。
此外，轴承润滑不良或润滑油的老化等因素也会导致轴承摩擦增加，从而使电机温度升高。
另外，散热不良也是电机运行温度过高的重要原因之一、电机内部的绕组和铜线产生的热量需要通过散热方式排出，如果电机散热不良，热量无法迅速散发，就会导致电机内部温度升高。
散热不良的原因可以是散热器设计不合理、冷却风扇损坏或转速不足等。
绝缘材料老化和损坏也是导致电机温度升高的重要原因。
电机的绝缘材料在长时间的运行过程中会因为高温、湿度等环境因素的影响而老化，绝缘材料老化会导致电机内部的绝缘性能下降，容易发生绝缘击穿等故障，同时也会增加电机的温度。
除了以上几点，电机过载、频繁启停和供电电压波动等因素也会导致电机温度过高。
过载会导致电机运行时电流过大，增加电机的热损耗。
频繁启停会使电机在短时间内多次开关，由于启动阻力和升温惯性等因素，电机温度难以及时降低。
供电电压波动会影响电机的工作效率，增加电机损耗和温度。
为了避免电机温度过高，可以采取以下措施。
首先，合理选择电机的工作负载，确保电机能够在合适的负载下运行，避免电流过大。
其次，定期检查和维护电机的轴承，及时更换磨损严重的轴承和修复轴承润滑不良的问题。
此外，应提高电机散热效率，例如合理设计散热器和选择合适的冷却风扇等。
此外，要定期检查和更换老化和损坏的绝缘材料，确保电机的绝缘性能良好。
同时，应防止电机过载、减少频繁启停以及加装稳压器等设备以应对供电电压波动。
综上所述，电机运行时温度过高的原因多种多样，常见的包括电流过大、轴承磨损、散热不良、绝缘材料老化和损坏等。
第08章 电机的发热与冷却
电机的发热与冷却
• 电机的额定容量还与使用环境有关，若环境温度、冷却介质、 海拔和相对湿度等与规定的不同，则要对额定容量进行修正。 如在高海拔地区使用，空气稀薄，冷却能力差，则应该降低 电机的额定容量。
• 冷却方式对电机的额定容量影响很大，冷却能力越强，电机 各部件的温度越低，额定容量越大。
• 电机的额定容量还与工作制有关，同一台电机，若运行在不 同的工作制下，其额定容量不同。例如，长期运行时的温升 要高于短时运行，其额定容量要小于后者。
电机的发热与冷却
温度测量方法的不同，会造成测量结果的不同。在规定温升限
度的同时，还应规定相应的温度测量方法。
• 温度计法
该方法直接测量温度，非常简便，但只能测量电机各部分的 表面温度，无法得到内部的最高温度和平均温度。
• 电阻法
绕组的电阻R随温度t的升高而增大，满足以下规律
R
R0
T0 t T0 t0
电机的发热与冷却
在电机中，电机的底座和电机周围的空气通常都是不良导热 体，因此热传导主要发生在电机内部。 电机内的热源主要是绕组损耗和铁心损耗，绕组损耗所产生的 热量借助于热传导作用从绕组穿过绝缘传递到铁心中，与铁心 产生的热量一起被传导到电机表面。 可以看出，绕组热量的传导比铁心中热量的传导经过的材料 多，故绕组温度通常高于铁心温度。 将温度场中温度相同的点连接起来，就得到等温线或等温面。 各点热量传导的方向总是与该点温度的空间变化率最大的方向 一致，也就是与通过该点的等温线或等温面的法线方向一致。
是制造厂对电机在相应的变速范围内的变动负载（包括过载） 和各种条件的规定。 • 离散恒定负载工作制定额 • 等效负载定额 一种为试验目的而规定的定额。
电机的发热与冷却
永磁同步电机冷却方式
永磁同步电机冷却方式
随着近年来电动汽车和新能源汽车的持续发展，永磁同步电机也越来越被广泛应用。
而永磁同步电机的散热问题是电机稳定运行的关键之一。
一般永磁同步电机的散热方式分为水冷和风冷两种，下面我们就来详细了解一下两种冷却方式的特点和适用范围。
1. 水冷：水冷式永磁同步电机通过将电机内部产生的热量传导到水冷系统中散发热量，从而实现电机的散热。
水冷采用冷水循环进行冷却，其散热效率高，能够有效降低电机的温度，提高电机的输出功率和效率。
但是水冷式永磁同步电机的安装和使用成本较高，并且需要定期更换水冷剂。
2. 风冷：风冷式永磁同步电机通过内置的散热器来散热。
电机内部的散热器通过空气对流的方式将电机的热量散发出去。
相比水冷方式，风冷方式具有更加灵活的安装方式和维护成本较低的优势。
但是在高负载状态下，风冷式永磁同步电机的散热效率会降低，容易出现过热现象。
在选择永磁同步电机的冷却方式时，我们需要结合实际应用场景进行优化设计。
一般来说，水冷适用于高功率、高负载、连续作业条件下的电机；而风冷则适用于功率较小、换向频繁的电机。
在永磁同步电机的选择和使用中，合理的冷却系统能够有效降低电机温度，延长电机寿命，提高电机的稳定性和可靠性。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体要求和实际条件进行综合考虑，选择适合的永磁同步电机冷却方式。
浅谈电动机发热的原因及解决的方法
浅谈电动机发热的原因及解决的方法摘要：本文主要针对电动机在实际运行时经常会出现因某些自身或外部故障而引起温升过高或是出现冒烟现象，造成电动机的损坏，要找到原因才能及时解决和处理，才能防止电动机的烧毁，针对这一现象，主要从电动机自身结构和外部干扰等方面的故障对电动机发热原因进行了分析并提出了相应的解决方法。
关键字：电动机发热解决方法0.引言电动机是一种将电能转化成机械能，用来驱动其他装置的电气设备。
广泛应用于水泵、风机、运输机械、搅拌机、农业机械、食品机械等行业领域。
但是由于各种原因，电动机烧毁的情况时有发生，严重影响了我们的生产、生活的安全与稳定。
本文主要结合实际生产过程，从电动机自身结构和外部干扰等方面讨论影响电动机发热的原因、现象以及解决和处理方法，对电动机发热问题进行分析和说明。
1.实际运行中电动机发热的原因及解决方法在实际运行中引起电动机温升过高或是出现冒烟现象的外界原因有很多，因此选择电动机时应考虑电动机的发热、允许过载能力和启动能力。
1.1 电动机正常运行时内部结构引起的发热：电机线圈有电阻R1/R2，当电流流过时电阻发热产生热功率损耗；铁芯的磁场有“磁滞回线”，电能转变的磁能有一部分继续转变为热能了产生热功率损耗；铁芯还有涡流，电能转变的磁能有一部分又变成电流进而又变成热能产生涡流损耗；由于机械转动部件之间有摩擦，电能转变的动能有一部分继续转变为热能了热功率损耗。
解决方法：电机要注意保持通风，及时排出的内部热量，避免造成电动机温度升高，一般情况下电动机都自带冷却风扇来散热（一般电机的冷却风扇套在电机后轴承上和电机一体，随着电机的旋转一起转动；变频电机的冷却风机是独立的，固定在电机后端盖上；大型电机配有自己的冷却风管更深层次的冷却），当运行环境温度较高时，冷却风扇不能满足散热条件时可额外增加轴流风机来帮助散热。
1.2 长期过负荷：电动机在长时间过负荷运行时，容易引起电机绕组发热，严重时会烧毁电动机：解决方法：应调整负荷，适当的降低负荷运行，尽量不要长期过负荷运行。
电机的发热与冷却
对流和辐射 在电机中，通过热传导作用传递到电机表面的热量通常通过两 种方式散发到周围介质中，一是热对流，二是热辐射。 • 热对流是液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流
动使温度趋于均匀的过程，是液体和气体中热传递的主要方 式。 • 物体因自身的温度而具有向外发射能量的能力，这种热传递 的方式叫做热辐射。
• 要将电机各部件的温度控制在允许范围内，一方面要降低损 耗，减少电机的发热量，另一方面要提高电机的冷却散热能 力。
绝缘材料的绝缘等级
绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C7个等级， 其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、 及180℃以上。
所谓绝缘材料的极限工作温度，系指电机在设计预期寿命 内，运行时绕组绝缘中最热点的温度。根据经验，A级材料 在105℃、B级材料在130℃的情况下寿命可达10年，但在实 际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值，因此一般寿 命在15～20年。如果运行温度长期超过材料的极限工作温度， 则绝缘的老化加剧，寿命大大缩短。所以电机在运行中，温 度是影响绕组使用寿命的主要因素之一。
(1) 温度计法 其测量结果反映的是绕组绝缘的局部表面温度。 这个数字平均比绕组绝缘的实际最高温度即“最热点”低15℃ 左右。该法最简单，在中、小电机现场应用最广。
(2) 电阻法 其测量结果反映的是整个绕组铜线温度的平均值。 该数比实际最高温度按不同的绝缘等级降低5～15℃。该法是 测出导体的冷态及热态电阻，按有关公式算出平均温升。
所谓内部冷却，就是采用空心导体将冷却介质通入导体内部直 接带走热量的冷却方式。采用内部冷却，导体的热量不再经过 绝缘层，而是直接被冷却介质带走，大大提高了冷却效果，改 善了绝缘材料的工作条件。根据冷却介质的不同，内部冷却方 式又分为氢内冷、水内冷和空气内冷。
电机的发热和冷却
电机铭牌标注的额定功率是指海拔1000米以下，环境温度为40°C， 电机带额定负载长期运行，其温升不会超过最高容许温升。 二、电机的温升和温升限度 温升：电机某部分的温度和周围冷却介质的温度之差成为该部件的温升。用θ表示 国标规定40°C作为环境温度，且海拔在1000米以下 常用的测温法有三种 1、温度计法 2、电阻法 3、埋置检温计法
一、电机内热量的传导和散发 在电机个部件内部，热量主要通过传导方式传递，在部件表面，散热的方式 有两种，即对流和辐射。 电机中的热源主要是绕组和铁芯中的损耗，绕组和铁芯内部产生的热量先从 发热体内部由热传导作用传递到部件表面，然后通过对流和辐射作用散发到周围 冷却介质中。 电机表面的散热能力与散热表面面积，空气对表面的相对速度等因素有关。
壳上有散热筋 增大散热面积，电机机 提高散热性能的方法 度 增加冷却介质的流动速 降低冷却介质的温度
二、连续运行时电机的发热和冷却过程
电机在能量转换过程中有一定的能量损失，这些损失变为热量使电机的温度升高， 只要电机的温度高于周围介质的温度，就有热量散发到周围介质中去。如电机的损耗 不变，散热条件越好，散发出去的热量就越多，电机的温升就越低。 因此电机的温升不仅与电机的发热有关，而且与电机的散热有关。
Q A
t 实际上 t 4T时， 0.95，即认为的定额
温度，寿命在二十年以 上 不超过绝缘允许的最高 变脆，寿命短 发热 超过，绝缘材料老化、 严重，绝缘材料碳化、 变质，失去绝缘性能电 机烧坏
一、常用绝缘材料及容许温度 不同等级的绝缘材料其最高容许温度是不同的，按其耐热能力电机中 常用的绝缘材料可分为A，E，B，F，H五个等级 绝缘等 级 最高容 许温度 温升 A 105°C 65°C E 120°C 80°C B 130°C 90°C F 155°C 115°C H 180°C 140°C
电机冷却技术
电机冷却技术哈尔滨大电机研究所刘维维一、电机的发热发电机作为一种能量转换机构，在工作过程中不可避免地要伴随能量的损耗。
主要包括：（一）磁通变化时，在铁芯内部产生的损耗——铁心损耗；（二）电流流经定子绕组是产生的损耗——绕组损耗；（三）电机工作过程中轴承等部件摩擦产生的损耗——机械损耗及附加损耗。
这些损耗绝大部分都以热量的形式散失的电机内部使其温度升高，最终导致电机效率降低、运行的经济性变差，使用寿命缩短。
在电机工作过程中表征其内部损耗的一个重要指标就是电机的温升，如何减少电机损耗，改善冷却条件使热量散发出去，将电机温升控制在一定范围内是一项必须给予高度重视的任务。
为此，从事电机研究的工作人员对电机的冷却方式在进行着不断的改进，努力寻求更高效更合理的冷却技术。
二、电机的冷却方式从现有的电机冷却系统来看，电机的冷却方式主要有气冷（空气冷却、氢气冷却）、气液冷以及液冷（冷却介质主要包括水、油、氟利昂等）几种。
一般来说，空气冷却主要应用于中小型电机，广泛应用于各种型号的水轮发电机，从微型水轮发电机到诸如委内瑞拉的724.5MW的巨型水轮发电机均采用空气冷却技术。
在国内同样有许多空冷机组，如葛洲坝二江电站的170MW低水头电机。
30年代末以前，几乎所有的汽轮发电机都是采用空气冷却的，直至目前为止，空气冷却在汽轮发电机的冷却中仍占重要地位。
氢气冷却最早是由美国通用公司在汽轮发电机上引入使用的，并且随着技术水平的提高逐渐在大容量的汽轮发电机上得到应用，同时，也从早期的仅限于绕组表面氢气冷却发展为定子氢内冷——氢气流过定子铜线中的空芯钢管带走热量，从而达到冷却的目的。
目前，氢气冷却主要应用于500MW以下的汽轮发电机组。
气液冷主要是应用于气冷不能满足散热要求的场合，由于液体具有相对于气体更大的比热和导热系统这些特点，用液体（主要是水）来替代部分气体使得冷却效果大为提升。
普遍采用的气液冷为水气冷却——空心的定子绕组采用液体（水）冷却，转子采用空气冷却。
一文带你看懂驱动电机冷却系统
一文带你看懂驱动电机冷却系统驱动电机因为在正常运转工作时，会因为铜损耗、铁损耗等原因持续产生热量，车辆的动力输出能力便会随着热量的堆积逐渐衰减，所以工程师们在设计之初就必须考虑散热的问题。
电机及控制系统主要采用风冷和液冷两种冷却方式，少部分小功率电机亦采用自然冷却的方式，如果安装位置有空余，通风情况良好，重量要求不苛刻，则采用风冷方式;如果有节约空间、降低电机总成的重量、提高功率等要求，则采用液冷方式。
一、自然冷却和风冷冷却方式1.自然冷却自然冷却也可以看作是被动散热，它是依靠驱动电机自身的硬件结构，把热量从里经由金属材料向外散热，所以也就不会造成太多的成本支出，但是整体的散热效果并不太好。
考虑到低成本的原因，自然冷却就不能加装过多的结构，所以把驱动电机的外壳设计成鳞片状结构，这样做的目的是增大其与空气直接接触的表面积，从而提升整体的散热效果，这样的方式用于以往的弱混车型还算勉强够用。
2.风冷冷却想要进一步提升驱动电机的散热效果，就不能单单依靠被动的原始手段了，带有散热风扇的主动式风冷效果会更佳些。
在早期的时候，驱动电机会利用自带的同轴风扇，再搭配设计好的一套循环风道，把热量利用风扇的吹力向外扩散。
其原理通俗点说就是把冷空气吹进来，带走驱动电机产生的热量后再吹出去。
驱动电机的自然冷却方式像是在炎热的大夏天，让人静躺在床上抱着“心静自然凉”的想法，还要采取“大”字型的躺法去降暑。
二、驱动电机液冷冷却系统的组成1.水冷冷却方式发动机冷却系统与传统涡轮增压车型冷却系统一样，系统冷却液温度一般在90~100℃之间，允许最高温度为110℃。
电机冷却系统采用了第三套独立的冷却系统，用于电机与电机控制器的冷却，是通过单独的电动水泵驱动冷却液实现的独立循环系统。
它由散热器、电子风扇水管、水壶、电机水套、电机控制器、水泵(安装在散热器立柱上的电动水泵)组成。
系统冷却液温度一般在50~60℃，允许最高温度为75℃。
电机学知识点总结
电机学知识点总结电机，作为现代工业和日常生活中不可或缺的设备，其背后的电机学知识体系庞大而复杂。
下面我们来对电机学的重要知识点进行一番梳理。
首先，电机的分类是我们需要了解的基础。
电机主要分为直流电机和交流电机两大类。
直流电机结构相对简单，调速性能好，常用于对调速要求较高的场合，比如早期的电车和一些工业生产中的调速系统。
交流电机则又包括异步电机和同步电机。
异步电机结构简单、价格低廉、运行可靠，在工农业生产中应用广泛，像常见的风机、水泵大多采用异步电机驱动。
同步电机的转速与电源频率严格同步，具有功率因数可调等优点，常用于大型发电厂以及需要高精度转速控制的场合。
电机的工作原理是电机学的核心内容之一。
直流电机是依靠通电导体在磁场中受到电磁力的作用而转动。
其电磁转矩的大小与电枢电流和磁通成正比。
对于交流电机，异步电机是基于电磁感应原理工作的，定子绕组中通以三相交流电产生旋转磁场，转子绕组中的导体在旋转磁场的作用下产生感应电流，从而受到电磁力使转子转动。
同步电机则是通过转子磁场与定子旋转磁场的相互作用实现同步运行。
在电机的结构方面，无论是直流电机还是交流电机，都由定子和转子两大部分组成。
定子是电机的固定部分，主要包括定子铁芯、定子绕组等。
转子是电机的旋转部分，其结构形式则因电机类型的不同而有所差异。
例如，直流电机的转子有电枢铁芯、电枢绕组和换向器等；异步电机的转子有鼠笼式和绕线式两种，鼠笼式转子结构简单，绕线式转子则可以通过外接电阻来调节转速。
电机的参数也是非常重要的知识点。
比如，直流电机的主要参数有电枢电阻、电枢电感、励磁电阻和励磁电感等。
这些参数对于分析电机的性能和设计控制系统都有着至关重要的作用。
交流电机的参数则包括定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感以及互感等。
电机的运行特性是我们关注的重点之一。
直流电机的运行特性包括转速特性、转矩特性和效率特性等。
通过对这些特性的分析，可以了解电机在不同负载下的性能表现。
电动机发热与冷却
浅谈电动机的发热与冷却摘要：简要介绍电动机热量产生和传递的过程、对电动机正常运行产生的影响和电动机的冷却方式。
关键词：电动机发热热传导冷却电动机（简称电机）在能量转换过程中，其内部将同时产生损耗。
由于损耗的存在，一方面将直接影响到电机的效率和运行的经济性；另一方面，由于损耗的能量最终转化为热能，从而使电机各部分的温度升高。
这将直接影响到电机所用的绝缘材料的寿命，并限制电机的输出，严重时能够将电机烧毁。
因此，一要在设计时注意合理减少电机的损耗；二要努力改善冷却条件，使热量能有效地、尽快地散发出去。
1.电机热量的产生、传导与散出电机中的热源主要是绕组及其铁芯中的损耗。
绕组和铁芯内部均会产生热量，绕组中的损耗与电流的平方成正比。
铁芯内部的热量是由涡流而产生的。
绕组中所产生的热量借传导作用，从铜线穿过绝缘层传到铁芯上，再加上铁芯中产生的热量，一起由铁芯传到电枢的表面，然后借助于对流及辐射作用，把热量散发到周围的空气中。
根据热传导知识可知，热量都是从高温部位传向相对低温部位。
从这样的热传导途径中，可以得出这样的结论：绕组的温度通常总是高于铁芯的温度。
若想降低绕组的温升，一方面要增强电机内部的传热能力，另一方面应该增强部件表面的散热能力。
为了使电机绕组内部热量比较容易地传导到散热表面，应该设法选择导热性能好、耐压强度高、绝缘性能好的绝缘材料。
要求在保证绝缘性能的情况下，降低绝缘层的厚度。
同时，还应设法清除线槽内的导热性能不佳的空气层，如：用油漆等来充填导线与铁芯的间隙。
这样做不仅可以改善导热性能，又可以增强电机的绝缘性能以及机械性能。
电机表面的散热能力与散热表面的面积、空气对冷却表面的速度等因素有关。
一般是采用增大散热面积、改善表面散热性能、增加冷却介质的流动速度以及降低冷却介质的温度等措施来增加散热能力。
电动机在运行时，若温度超过一定的值，首先损坏的是绕组的绝缘。
因为电机中的绝缘材料是耐热性能最差的部分。
电动机额定功率的选择
只要
，则电Idx 动 机I12的t1t发It22热t2校验t I通n2tn过。
（7-7）
1
2
n
注意：深Idx 槽 和IN 双笼转子异步机不能采用等效电流法进行发
热校验，因为其不变损耗和电阻在启、制动期间不是常数。 14
（3）等效转矩法
假定不变损耗、电阻、主磁通及异步电动机的功率因数为常数时，则
电动机带各段负载时的电动机电流与其对应的电磁转矩 T ,T ,...,T ， 成正
大于实际负载功率 P 。 L
这样选择电动机，不会因额定功率 PN 选得过大而使电动机的发热条件得 不到充分利用，也不会因额定功率 PN 选得过小而导致电动机过载运行而缩短 使用年限、甚至损坏。
连续工作制的电动机按连续工作制工作时，实际环境温度 不等于40℃时，
11
22
nn
t t t
1
2
n
（7-5）
式中 P, P,...,P ——各段静负
1
2
n
载功率
t ,t ,...,t —— 各 段 负
12
n
载的持续时间
图7.4 周期变化负载图12
2．电动机额定功率的预选
电动机吸收电源的功率既要转换为机械功率供给负
载，又要消耗在电动机内部。电动机内部有不变损耗和
可变损耗。不变损耗不随负载电流的变化而变化，可变
图7.1 电动机发热过程 的温升变化曲线
4
在构成电动机的所有材料中，绝缘材料的耐热性 能是最差的，而绝缘材料又是电动机中最重要的材料 之一。电动机工作时，如果绝缘材料因温度过高而损 坏，那么电动机的绕组中将出现匝间或相间短路现象， 使电动机不能正常运行，甚至被烧毁。各种绝缘材料 的耐热性能不尽相同。为使电动机能达到正常的使用 年限（约为20年），规定了各种绝缘材料的工作温度 不能超过某一数值，即不能超过允许的最高工作温度 值。通常将各种绝缘材料对应的允许最高工作温度值 用绝缘材料等级来表示，电动机有A，E，B，F，H等 五级，如表7.1所示。
发电机的发热与冷却及氢气系统简介
氢气系统冷却器
发电机氢冷系统的冷却 为闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的 氢气冷却器由冷却水冷却。 发电机氢气冷却器采用绕片式结构 。冷却 器按单边承受0.8MPa压力设计。 氢冷却器冷却水直接冷却的冷氢温度一般 不超过46℃。氢冷却器冷却水进水设计温 度38℃。
完毕，谢谢！
2014年08月
步是电机向大容量发展的保证。
电机的冷却方式分为气冷和液冷两大类 空气 气冷 氢气 水 液冷 油 蒸发冷却介质（氟里昂类、氟碳）
氢气和空气、水与油之间的冷却性能表
介质
空气 氢气（0.414MPa） 油 水
比热
1.0 14.35 2.09 4.16
密度
1.0 0.35 0.848 1.000
所需流量 冷却效果
定子通风系统
机壳和定子铁芯之间的空间是发电机通风 （氢气）系统的一部分。 发电机定子采用径向通风，将机壳和铁芯 背部之间的空间沿轴向分隔成若干段，每 段形成一个环形小风室，各小风室相互交 替分为进风区和出风区。这些小室用管子 相互连通，并能交替进行通风。氢气交替 地通过铁芯的外侧和内侧，再集中起来通 过冷却器，从而有效地防止热应力和局部 过热。
转子通风系统
转子槽内斜流通风 端部两路半通风
转子绕组槽部采用气隙取气斜流内冷方式。利用转 子自泵风作用，从进风区气隙吸入氢气。通过转子 槽楔后，进入两排斜流风道，以冷却转子铜线。氢 气到达底匝铜线后，转向进入另一排风道，冷却转 子铜线后再通过转子槽楔，从出风区排入气隙。在 转子线棒凿了两排不同方向的斜流孔至槽底，于是， 沿转子本体轴向就形成了若干个平行的斜流通道。 通过这些通道，冷却用氢气交替的进入和流出转子 绕组进风口的风斗，迫使冷却氢气以与转子转速相 匹配的速度通过斜流通道到达导体槽的底部，然后 拐向另一侧同样沿斜流通道流出导体。从每个进风 口鼓进的冷风是分成两条斜流通道向两个方向流进 导体，同样，有两条出风通道汇流在一起从出风口 流出进入气隙。
电机学电机的发热与冷却课件
液体冷却
总结词
利用液体循环进行散热。
详细描述
液体冷却通过将电机浸没在冷却液中或使用循环冷却液系统进行散热。冷却液将电机产生的热量带走 ，并通过热交换器将热量传递给外部环境。这种散热方式适用于高功率电机和大容量设备。
热管冷却
总结词
利用热管高效导热性能进行散热。
详细描述
利用热管高效导热性能进行散热。
03
电机的热设计
电机的热设计原则
效率优先
在满足电机性能要求的前提下， 应尽可能地提高电机的效率，以 减少不必要的能量损失和发热。
安全可靠
电机的设计应确保其在正常工作 条件下不会过热，同时也要考虑 到可能的异常工作情况，保证电 机在极端情况下也能安全运行。
经济合理
在满足性能和安全性的前提下， 电机的设计应尽可能地降低成本 ，包括材料成本、制造成本等。
机械损耗
电机内部的机械摩擦和轴承摩擦会产生机械 损耗，转化为热能。
电机冷却的必要性
01
02
03
防止过热
电机过热会导致绝缘材料 老化，缩短电机寿命，甚 至引发火灾。
提高效率
电机冷却可以降低内部温 度，减少能量损失，提高 电机效率。
保证正常运行
适当的冷却可以保证电机 在正常温度范围内运行， 确保其性能和稳定性。
详细描述
自然冷却不依赖于外部设备，通常用于小型电机或低功耗电机。通过将电机外 壳设计为散热片或增加散热面积，使电机在运行过程中产生的热量能够有效地 散发到周围环境中。
强制风冷
总结词
利用风扇强制对流进行散热。
详细描述
强制风冷通过在电机外壳上安装风扇来增加散热表面的空气流通。风扇将冷空气吸入，将热空气排出，从而带走 电机产生的热量。这种散热方式适用于中大型电机和需要较高散热能力的场合。
电机的冷却方式及其代号
电机的冷却方式及其代号一、概念部分：1）冷却：电机在进行能量转换时，总是有一小部分损耗转变成热量，它必须通过电机外壳和周围介质不断将热量散发出去，这个散发热量的过程，我们就称为冷却。
2）冷却介质：传递热量的气体或液体介质。
3）初级冷却介质：温度低于电机某部件的气体或液体介质，它与电机的该部件相接触，并将其放出的热量带走。
4）次级冷却介质：温度低于初级冷却介质的气体或液体介质，通过电机的外表面或冷却器将初级冷却介质放出的热量带走。
5）最终冷却介质：热量传递到最后的冷却介质。
6）周围冷却介质：电机周围环境的气体或液体介质。
7）远方介质：一种远离电机的介质，通过进、出口管或通道吸入电机热量和排出冷却介质至远方。
8）冷却器：使一种冷却介质的热量传递到另外一种冷却介质，并保持两种冷却介质分开的装置。
二、冷却方法代号的内容规定1、电机冷却方法代号主要由冷却方法标志（IC）、冷却介质的回路布置代号、冷却介质代号以及冷却介质运动的推动方法代号所组成。
IC+回路布置代号+冷却介质代号+推动方法代号2、冷却方法标志代号是英文国际冷却（International Cooling）的字母缩写，用IC表示。
3、冷却介质的回路布置代号用特征数字表示，我们公司主要采用的有0、4、6、84、冷却介质代号有如下规定：如果冷却介质为空气，则描述冷却介质的字母A可以省略，我们所采用的冷却介质基本上都为空气。
6、冷却方法代号的标记有简化标记法和完整标记法两种，我们应优先使用简化标记法，简化标记法的特点有，如果冷却介质为空气，则表示冷却介质代号的A,在简化标记中可以省略，如果冷却介质为水，推动方式为7，则在简化标记中，数字7可以省略。
7、比较常用的冷却方式有IC01、IC06、IC411、IC416、IC611、IC81W等。
举例说明： IC411 完整标记法为 IC4A1A1“IC”为冷却方式标志代号；“4”为冷却介质回路布置代号（机壳表面冷却）“A’’为冷却介质代号（空气）第一个“1”为初级冷却介质推动方法代号（自循环）第二个“1”为次级冷却介质推动方法代号（自循环）。
大功率电机冷却方式和选择方法
大功率电机冷却方式和选择方法1. 引言1.1 大功率电机的重要性大功率电机在现代工业生产中发挥着至关重要的作用。
随着工业化的快速发展，对于大功率电机的需求也逐渐增加。
大功率电机通常具有更高的输出功率和效率，能够驱动重型设备和机械的运行，如工厂生产线、电力站发电等。
在一些关键领域，如航空航天、汽车制造和能源领域，大功率电机更是不可或缺的关键组件。
由于大功率电机在运行过程中会产生大量的热量，如果不能有效地散热，就会导致电机过热而损坏。
电机冷却是至关重要的。
通过有效的冷却方式，可以保证电机长时间稳定运行，延长电机的使用寿命，提高设备的可靠性和安全性。
对于大功率电机的冷却方式和选择方法的研究至关重要。
只有通过科学合理的冷却方式，才能有效地解决电机在运行过程中产生的热量问题，确保电机的正常运行。
【200字】1.2 电机在运行过程中的热量问题在大功率电机运行过程中，产生的热量是一个十分重要的问题。
由于电机在运行过程中要不断将电能转化为机械能，这个转化过程会伴随着能量的损耗和热量的产生。
如果电机长时间运行在高温环境下，会导致电机内部元件的温度升高，进而影响电机的性能和寿命。
在电机内部，主要会产生的热量来自于电流通过线圈时的电阻损耗和磁场的能量损耗。
这些热量会在电机内部造成局部温升，如果不能及时有效地散热，就会导致电机温度升高，损坏电机绝缘材料，甚至引发电机火灾的危险。
有效的电机冷却系统至关重要。
通过适当的冷却方式，可以有效地将电机内部产生的热量散发到外部环境中，维持电机的正常工作温度，确保电机性能和寿命。
电机的高效运行和可靠性都与冷却系统的设计和选择密切相关。
在选择电机冷却系统时，需要对电机的功率大小、运行环境和要求等因素进行全面考虑，以确保电机能够安全、稳定地运行。
2. 正文2.1 大功率电机的冷却方式大功率电机的冷却方式是保证电机正常运行的关键因素之一。
在大功率电机运行过程中，由于电流的流动和内部电磁场的作用，会产生大量热量，如果不及时散热，就会导致电机过热而损坏。
电动机工作制
电机的工作制的分类是对电机承受负载情况的说明，它包括启动、电制动、空载、断能停转以及这些阶段的持续时间和先后顺序，工作制分以下9类：S1 连续工作制：在恒定负载下的运行时间足以达到热稳定。
S2 短时工作制：在恒定负载下按给定的时间运行，该时间不足以达到热稳定，随之即断能停转足够时间，使电机再度冷却到与冷却介质温度之差在2K 以内。
S3 断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。
这种工作制中的每一周期的起动电流不致对温升产生显著影响。
S4 包括起动的断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段对温升有显著影响的起动时间、一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。
S5 包括电制动的断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间、一段快速电制动时间和一段断能停转时间。
S6 连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间，但无断能停转时间。
S7 包括电制动的连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间和一段快速电制动时间，但无断能停转时间。
S8 包括变速变负载的连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段在预定转速下恒 定负载运行时间，和一段或几段在不同转速下的其它恒定负载的运行时间，但无断能停转时间。
S9 负载和转速非周期性变化工作制：负载和转速在允许的范围内变化的非周期工作制。
这种工作制包括经常过载，其值可远远超过满载。
电动机的选择包括选择电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和额定功率，其中以额定功率的选择较为复杂。
确定电动机的额定功率，要考虑三个方面，即电动机的发热、过载能力与起动能力，其中尤以发热问题最为重要。
电动机运行时的损耗，转变为热能，使电动机各部分温度升高。
电动机允许温度主要决定于电动机所用绝缘材料的耐热等级。
大型电机的损耗、发热和冷却
大型电机的损耗、发热和冷却摘要大型发电机是电网的主要设备之一，是电能的直接生产者。
大型电机的发展在整个国民经济的发展中占有重要地位。
从电力生产，电网运行、管理的经济性和供电质量来看，电网中主力机组的单机容量应与电网总容量维持一定的比例，例如6～8%。
单机容量越大，则单位容量成本下降，材料消耗降低，其经济性能就越好。
但增加容量势必要增加电机的损耗，同时电机的发热和温升也会上升，如何降低损耗、加强冷却系统，也就成为如何提高出力时必须解决的问题，本文着重在这几个方面做一些分析和探讨。
关键词电机损耗；大型电机温升；大型电机冷却方式一、引言电机容量的提高主要通过增大电机的线性尺寸和增加电磁负荷两种途径实现。
然而增大线性尺寸同时会增大损耗(因为电机的损耗是与线性尺寸的三次方成正比)，造成电机效率下降。
而增加磁负荷，由于受到磁路饱和的限制也很难实现。
所以提高单机容量的主要措施就在于增加线负荷了。
但增加线负荷就同时会增加线棒铜损，线圈的温度将增加，可能达到无法容许的程度。
这时就必须采用强化冷却技术，以提高散热强度，从而将电机各部分的温升控制在允许范围内，才能保证电机安全可靠地运行。
所以冷却技术的进步是电机向大容量发展的保证。
电机的冷却方式分为气冷和液冷两大类。
气冷的冷却介质包括空气和氢气。
液冷的介质有水、油及蒸发冷却所使用的氟里昂类介质及新型无污染化合物类氟碳介质。
汽轮发电机所采用的冷却方式较为丰富，包括空冷、氢冷、水冷、油冷及蒸发冷，以下将从损耗、温升和冷却方式两个方面来作展开。
二、电机的损耗2.1 关于电机的损耗异步电机中的损耗主要由下列五部份组成：1.定子绕组中电流通过所产生的铜耗（PCu1）；2.转子绕组中电流通过所产生的导体（铝或铜）损耗（PCu2）；3.铁心中磁场所产生的涡流和磁滞损耗（PFe）；4.由于风扇和轴承转动所引起的通风和摩擦损耗（Pfw）；5.由气隙磁场高次谐波所产生的负载杂散损耗（Ps）。
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10.3 电机的冷却方式
电机的冷却情况决定了电机的温升，温升又直接 影响电机的使用寿命和额定容量，由此可见，冷却问 题对电机具有重要意义。 1、电机的冷却介质 指能够直接或间接地把电机热量带走的物质。如 空气、氢气、水和油等。 2、分类 （1）按冷却介质的不同，一般电机的冷却可分为两类： 气体冷却和液体冷却。 中小型电机一般都利用空气来进行通风冷却。按 其冷却方式可分为自然冷却、自通风冷却、强迫通风 冷却以及管道通风冷却等数种方式。
2、电机的工作方式
电机工作时，其温升不仅决定于负载的大小，而且
与负载的持续时间有关系，同一台电机，如果工作时
间长短不同，则能够承担的负载功率也不同。为了适 应不同负载的需要，电机制造时，按负载持续时间的
不同，把电机分成为三种工作方式或三种工作制。
（1）连续（长期）工作制
电机连续工作时间长，其工作时间ton >(3~4)T，
如水闸闸门的起闭机械等。
电机在短时工作时，其容量往往只受过载能力和起动
能力的限制，因此专门为短时工作制设计的电机，其
过载能力和起动转矩都较大。我国生产的短时工作制 电机，其工作时间有15min 、30min、60min、 90min四种定额。
三、重复短时(断续周期)工作制 重复短时工作制又称为断续周期工作制。其特点 是：工作和停止周期性地交替进行，但工作时间和停 止时间都较短，ton<(3~4)T，toff <(3~4)T，且规定工 作周期 。工作时温升增加，但达不到稳定值 ；停止时 温升下降，但降不到零。每个周期结束时的温升都比 开始时的温升高，这样经过若干个周期后，就会出现 一个周期内温升的增长和降落相等的情况，这时温升 就达到一个稳定的波动状态，即在最高温升 与最低温 升 之间波动，平均温升不变。属于此类工作制的生产 机械有起重机、电梯、轧钢辅助机械、某些自动机床 的工作机构等。
方法不同而不同。例如环境空气温度为40oC时，采用
B级绝缘的5000kW以下的交流电机的交流绕组，其温 升限度规定为：电阻法-80oC；检温计法-90oC；加上 环境温度后其值低于或等于B级材料的容许工作温度。
10.2 电机的发热和冷却
电动机的热源来自电机内部，即电流流过定子绕组 时产生的铜损耗，在铁芯内当磁通变化时所产生的铁 损耗，轴承摩擦所产生的机械损耗及附加损耗。电机 产生的热量，首先借传导作用传送到电机的外表面， 然后借辐射和对流作用将热量从电机外表面散发到周 围冷却介质中去。 1、电机内热量的传导和散出 （1）热阻：各种损耗形成不同的热源，损耗转化为热 量后，将流过不同的材料，由电机外表面散发至外面。 对于定子绕组产生的热量，首先穿过绝缘层传至铁芯， 再由铁芯传至机壳。如同电流在导体中流过要遇到阻 力一样，热量在电机内部的传导过程中也要遇到阻力， 用Rth表示。
①自然冷却 这种电机仅靠表面的辐射和空气自然流动 获得冷却，不装任何专门的冷却装置，仅适用于几百 瓦以下的小型电机。 ②自通风冷却 这种电机由本身所驱动的风扇供给冷却 空气，以冷却发热部件的表面和内部。 ③强迫通风冷却 这种电机的冷却空气是独立驱动的风 扇和鼓风机供给。其特点是可根据负载大小来调节风 扇和鼓风机的转速，以控制供给电机的风量，从而减 少低负载时的通风损耗。 ④管道通风冷却 这种电机的冷却空气经过管道引入或 排除。当室内空气混浊，有棉毛、尘埃及其他粉末时， 采用管道通风比较有利，这样，可从室外吸取洁净空 气来冷却电机。
10.1 电机的温升和温升限度
电机温升是衡量电机性能的一个重要指标，它表征 电机的内部损耗，即表征电机发热的物理量。电机内 部耐热性最差的部分就是绝缘材料。 一、绝缘材料的等级 电机中常用绝缘材料的耐热等级和温度限值如下 表所示。
注意：
（1）当绝缘处于极限工作温度内时，电机的使用寿命 可以长达15~20年； （2）如果高于表示的温度连续运行，电机的使用寿命 将迅速下降。 据统计，A级绝缘材料的工作温度每上升8~100， 绝缘的寿命将缩短一半。现代电机中应用最多的是E 级和B级绝缘。
10.1 电机的温 升和温升限度
第十章 电机的发热和冷却
10.2 电机 的发热和冷 却
10.3 电机的冷却方式
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第十章 电机的发热和冷却
旋转电机在能量转换过程中，其内部将同时产生 损耗。 1、损耗的影响， （1）电机的效率和运行的经济性； （2）由于损耗的能量最终均转化为热能，使电机各部 分的温度升高，这将影响到所用绝缘材料的使用寿命， 并限制电机的输出，严重的甚至可把电机烧毁。 2、损耗减少方法 （1）合理的设计减少电机的损耗； （2）改善冷却条件，使热量有效地发散出去。
二、电机各部分的允许温升 1、电机温升：电机温度t与周围冷却介质的温度t0之 差，用θ 表示，即θ=t-t0。表示电机发热及散热情况的 是温升，而不是温度。 2、温升限度 （1）当电机所用的绝缘材料确定后，电机的最高允许 温度就确定了，此时温升的限值就取决于冷却介质的 温度。一般电机中冷却介质是空气，它的温度随地区 及季节而不同，为了制造出能在全国各地全年都能适 用的电机，并明确统一的检查标准，国家标准规定： 冷却空气的温度定为40oC。在此环境温度下，电机绕 组的温升限值：E级绝缘为75oC，B级绝缘为80oC。
表面的散热能力越强，稳态温升就越低。散热系数。 α是一个很复杂的系数，对不同的冷却介质和不同的
气流速度， α有不同的数值。
（3）发热和冷却的速度取决于发热和冷却时的时间常
数T，T＝cG／ αA 。物体的热容量越大，时间常数就
越大，散热能力越好，时间常数就越小。由于重量正
比于线性尺寸的立方，而散热面积正比于线性尺寸的
可达几小时甚至几十小时，因此电机温升可达到稳定 值。属于此类工作制的生产机械有水泵、通风机、造 纸机、机床主轴等。
（2）短时工作，在工作时间内温度
达不到稳定值；停车时间 很长，toff >(3~4)T，电机的
温度足以降到和周围环境温度一样，即温升足以降到 零。属于此类工作制的生产机械有机床的辅助运动，
会使电机过热而损坏。
3、不同工作制电机的发热和冷却 (1)连续运行时电机的发热和冷却 电机的温升不仅取决干损耗的大小，而且与电机 的运行情况及其持续时间有关。 实际电机是由许多物理性质不同的部件组成、它 们各有不同的热导率。另外，电机中常有好几个热源， 使各部分同时发热。因此，实际电机的发热过程极为 复杂。为使问题简化，通常把整个电机或电机的某一 部分作为均质等温固体来研究。所谓均质等温固体， 是指物体表面各点的散热情况均相同，且内部没有温 差〔即热导率趋近于无穷大)的理想发热体，内此 得出的结论虽与实际情况不尽符合，但是实践证明， 在研究发热的规律和估计稳定温升时，仍是可用。
Qdt=cGdθ +αAθdt 在发热过程中，在时间dt内，物体产生的热量应为Qd t；散出的热量 αAθdt ；用以提高自身温升d θ 所需的 热量为 cGd θ 。
结论：
（1）均质等温固体的发热和冷却曲线都是指数曲线。 （2）由于物体的稳态温升θ ∞＝Q／αA，所以单位
时间内物体内部产生的热量越大，稳态温升就越高，
平方，所以随着电机尺寸和容量的增大，发热和冷却
时间常数的数值将相应增大。
（4）无论是发热还是冷却，在最初阶段，物体的温升
总是上升或下降得较快，因此测温要快，测温的时间
间隔要短，随后时间间隔可逐步放长。
三、短时运行和周期运行时电机的发热和冷却
1、短时运行 电机的运行时间很短，按照规定的机、电数据， 在未达到实际的稳态温度时即停机较长的时间；下一 次起动时，电机各部分实际上均己冷却到周围介质的 温度。 短时运行时．时限优先采用15、30、60及90分钟四种。 如果超过规定的时 限，电机的温升将超过容许的温升限度，使电机的寿 命缩短，甚至被烧毁。
(3)埋置检温计法 较大的电机，在装配时常在预计有
最高温度的地方(例如槽内上、下层之间或槽底)埋置
检温计。检温计有热电偶和电阻温度计两种。电机运
行时，通过测量热电偶的电动势或电阻温度计的电阻， 就可确定被测点的温度。此法虽较复杂，但它可以测
得接近于电机内部最热点的温度。
因此国标中所规定的部件容许最高温度，因测量
在重复工作制中，额定负载时间与整个周期之比
称为负载持续率。标准的负载持续率为15%、25%、 40%及60%。每个周期为10min。 周期工作时，电机的发热和冷却过程是交错进行的， 故它达到的温升将比连续运行时低，如图。不论是周
期工作定额的电机还是短时定额的电机，都不可按其
周期工作定额或短时工作定额作长期连续运行，否则
（2）电机运行时，输出功率越大，则电流和损耗越大，
温度越就越高，但最高温度不得超过绝缘的最高允许 温度。因此，电机容许的长期最大输出功率（即电机 的容量或额定功率）受绝缘的最高允许温度限制，或 者说容量由绝缘的最高允许温度所决定。电机铭牌上
所表明的额定功率就是指在标准的环境温度（我国规
定为40oC）和规定的工作方式下，其温度不超过绝缘
2、周期运行 按照规定的电机数据，电机长期运行于一系列相 同的工作周期，此周期包括一个恒定负载运行时间和 一个停机时间。负载时间与整个周期之比称为负载持 续率。国标规定，每个周期的持续时间为10分钟，负 载持续率分为15％、25％、40％及60％四种。 周期运行时，电机的发热和冷却过程是交替进行 的。它和短时运行一样，这类电机不可按周期运行时 的恒定负载作连续运行，否则台使电机过热而损坏。
的最高允许温度时的最大输出功率。
3、测量方法 (1)温度计法 这种方法用温度计直接测定温度，最为 简便。但温度计只能触及部件的表面，故测得的温度 仅为部件表面温度，而无法测出内部最热点的温度。 因此，温度计法测得的温升限度要比其他方法规定得 稍低一些。 (2)电阻法 这种方法是利用绕组发热时电阻的变化来 测定其温度。例如，若铜线绕组在冷态温度to(通常为 室温)时的电阻为Ro，当绕组温度升高至热态温度t时， 绕组的热态电阻为R，则根据 R / R o =(234.5十t)/(234.5十to) 即可求得绕组的热态温度。如绕组用的是铝线，式中 的常数234.5改用245来代替 测出的温度是整个绕组的平均温度。