电动机发热与冷却
电动机过热故障原因分析及处理技巧
电动机过热故障原因分析及处理技巧电动机正常运行时温升稳定，并在规定的温升允许范围内。
如果温升过高，或与在同样工作条件下的同类电动机相比，温度明显偏高，就应视为故障了。
电动机运行时温升过高，其产生的影响是的电机的寿命较短，严重时还会造成火灾。
电动机过热往往是电动机故障的综合表现，也是造成电动机损坏的主要原因。
电动机过热，首先要寻找热源，即是由哪一部件的发热造成的，进而找出引起这些部件过热的原因。
一、负载过大若拖动机械传动带太紧和转轴运转不灵活，可造成电动机长期过载运行。
这时应会问机械维修人员适当放松传动带，拆开检查机械设备位转轴灵活，并设法调整负载，使电动机保持在额定负载状态下运行，另外电机所带的负载过多、过大，超过自己额定功率，长时间电流较大，电机处于过载状态。
二、工作环境恶劣如电动机在阳光下曝晒，环境温度超过40℃，或在通风不畅的环境条件下运行，会引起电动机温升道高。
可搭简易凉棚遮荫或用鼓风机、风扇吹风，更应注意清除电动机本身通风道的油污及灰尘，以改善冷却条件，电机的风扇应该保持运行正常。
三、电源电压过高或过低电动机在电源电压变动-5％—+10％范围内运行时，可保持额定功率不变。
若电源电压超过额定电压的10％，会引起铁心磁通密度急剧增加，使铁损增大而导致电动机过热。
具体检查方法是，用交流电压表测量母线电压或电动机的端电压，若是电网电压原因，应向供电部门反映解决；若是电路压降过大，应更换较大截面积的导线和缩短电动机与电源的距离。
四、电源断相若电源断相，使电动机单相运行，短时间就会造成电动机的绕组急剧发热而导致烧毁。
因此，应先检查电动机的熔断器和开关状况，然后用万用表测量前部线路。
由于笼型转子导条断裂、开焊或转子导条截面积太小，使损耗增加而发热，可在停机后测试转子温度，查找故障原因并予以排除电动机起动频繁或正反转次数过多，应限制起动次数，正确选用过热保护或更换适合生产要求的电动机。
三相电压严重不平衡，应检查定子绕组相间或匝间短路及定子绕组接地情况。
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
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。
电机的计算及选型.pdf
15%，25%，40%，60% 四种。.
end
§4 电动机的负载功率计算
一、常值负载功率PL的计算
⒈ 直线运动的生产机械
PL
Fv
102
kW
或PL
Fv
103 kW
F —— 生产机械的静阻力，单位：kg
F 的单位：N
v —— 生产机械的运动速度，单位：m/s v 的单位：m/s
★ 当起动、制动、调速等性能采用交流电动机无法满足时，
则采用直流电动机或晶闸管—直流电动机（KZ—D）系统.。
电动机型式
⒈ 开启式： ⒉ 防护式： ⒊ 封闭式： ⒋ 防爆式：
电动机额定转速
⒈ 电动机连续工作，很少起制动或反转。 ⒉ 电动机经常起制动及正反转，但过渡过程的
持续时间对生产率影响不大。 ⒊ 电动机经常起制动及正反转，过渡过程的
持续时间对生产率影响较大。
电动机额定电压
⒈ 交流电动机按供电电网情况进行选择 电压等级分为：380V、3kV、6kV、10kV
⒉ 直流电动机也要与电源电压相配合 常用的电压等级有：110V、220V、440V
决定电动机容量的主要因素：发热与温升。. end
§1 电动机的发热与冷却
一、电机中热量的传导
电机的各种损耗形成不同的热源，自电机内部 通过不同的材料传递到电机表面，这就是传导。 使用导热系数可以描述传导过程。 导热系数大，传导性能好。 金属材料的导热系数大，绝缘材料的导热系数小， 空气的导热系数最小。
应采取措施改善电机内部的热传导过程。如 ★采用耐压强度高、导热性能好的绝缘材料； ★采用浸漆的方法赶走槽内的空气、增强绝缘
电机的稳态温升 .
在零初始条件下，上述方程的解为
电动机的冷却方式选择要点有哪些
电动机的冷却方式选择要点有哪些电动机在工作过程中，由于电流通过绕组会产生热量，如果这些热量不能及时散发出去，就会导致电动机温度升高，从而影响其性能和寿命。
因此，选择合适的冷却方式对于电动机的正常运行至关重要。
常见的电动机冷却方式主要包括自然冷却、风冷、水冷以及油冷等。
不同的冷却方式具有不同的特点和适用场景，下面我们就来详细探讨一下选择电动机冷却方式时需要考虑的要点。
首先，需要考虑电动机的功率大小。
一般来说，小功率电动机由于发热相对较少，通常采用自然冷却或风冷的方式就能够满足散热需求。
自然冷却就是依靠电动机自身的表面向周围环境散热，这种方式结构简单、成本低，但散热效果相对较差。
风冷则是通过风扇强制吹拂电动机表面来增强散热效果，适用于功率稍大一些的电动机。
而对于中大功率的电动机，由于其发热量大，自然冷却和风冷可能无法有效地将热量散发出去，这时就需要考虑水冷或油冷的方式。
水冷是通过在电动机内部设置水道，让冷却液循环流动来带走热量，散热效果好，但系统相对复杂，成本也较高。
油冷则是利用冷却油来进行热量传递和散发，具有较好的绝缘性能和散热效果。
其次，工作环境也是选择冷却方式的重要因素。
如果电动机工作在多尘、潮湿或者恶劣的化学环境中，风冷方式可能会导致灰尘、水汽或化学物质进入电动机内部，从而影响其正常运行。
在这种情况下，密封性能较好的水冷或油冷方式可能更为合适。
另外，冷却方式的选择还需要考虑电动机的安装空间和成本。
水冷系统通常需要较大的安装空间来布置管道和散热器，而且成本相对较高。
如果安装空间有限或者对成本比较敏感，那么风冷或者自然冷却可能是更好的选择。
再者，电动机的运行频率和负载特性也会影响冷却方式的选择。
如果电动机需要频繁启动、停止或者在高负载下长时间运行，产生的热量会更多，这就需要更高效的冷却方式来保证电动机的温度不会过高。
此外，维护的便利性也是一个需要考虑的因素。
风冷方式相对简单，维护成本较低，而水冷或油冷系统则需要定期检查冷却液或冷却油的质量和液位，维护工作相对复杂。
电机发热的八大原因和解决措施
电机发热的八大原因和解决措施引言电机作为人们生产和生活中不可缺少的重要的动力提供者，在使用的过程中很多的电机会出现发热很严重的现象，但是很多时候不知道怎么去解决，更加严重的是不知道是什么原因导致的电机发热，这应该是在电机的使用过程中最先掌握的，下面我们一起来了解一下为什么电动机发热很严重的常见原因。
1、电机定、转子之间气隙很小，容易导致定、转子之间相碰在中、小型电机中，气隙一般为0.2mm～1.5mm。
气隙大时，要求励磁电流大，从而影响电机的功率因数;气隙太小，转子有可能发生摩擦或碰撞。
一般由于轴承严重超差及端盖内孔磨损变形，使机座、端盖、转子三者不同轴心引起扫膛，很容易使电机发热甚至烧毁。
如发现轴承磨损应及时更换，对端盖进行更换或刷镀处理，比较简单的处理方法是给端盖镶套。
2、电机的不正常振动或噪音容易引起电机的发热这种情况属于电机本身引起的振动，多数是由于转子动平衡不好，以及轴承不良、转轴弯曲，端盖、机座、转子不同轴心，紧固件松动或电机安装地基不平、安装不到位造成的，也可能是机械端传递过来，应针对具体情况排除。
3. 轴承工作不正常，必定造成电机发热轴承工作是否正常可凭听觉及温度经验来判断。
可用手或温度计检测轴承端判断其温度是否在正常范围内;也可用听棒(铜棒)接触轴承盒，若听到冲击声，就表示可能有一只或几只滚珠轧碎，如果听到有咝咝声，那就是表示轴承的润滑油不足，电机应在运行3,000小时～5,000小时左右换一次润滑脂。
4. 电源电压偏高，励磁电流增大，电机会过度发热过高电压会危及电机绝缘，使其有被击穿的危险。
电源电压过低时，电磁转矩就会降低，如果负载转距没有减小，转子转数过低，这时转差率增大会造成电机过载而发热，长时间过载会影响电机的寿命。
当三相电压不对称时，即一相电压偏高或偏低时，会导致某相电。
电动机发热原因及分析
电动机发热原因及分析电动机发热是指在电动机工作期间，电动机的温度升高，产生热量的现象。
电动机在运行过程中会发热是正常现象，但如果温度升高过快或过高，则可能会影响电动机的性能和寿命。
下面将对电动机发热的原因及分析进行详细介绍。
1.铁芯损耗：电动机在运行过程中，由于铁芯存在磁滞、涡流损耗等因素，会产生一定的发热。
铁芯损耗会随着电压、频率、磁通密度和负载的增加而增大，导致电动机发热。
2.电阻损耗：电机中的线圈存在一定的电阻，当通过电流时会产生一定的电阻损耗，导致电动机发热。
电阻损耗主要与线圈内电流大小有关，因此过大的电流会导致电动机发热过大。
3.摩擦损耗：电动机轴承和机械装置的运动接触会产生一定的摩擦损耗，使电动机发热。
过大的负载或轴承不良接触会增加摩擦损耗，导致电动机发热过大。
4.风扇冷却不良：电动机通常会配备风扇进行冷却，但如果风扇堵塞或风扇转速不足，会导致电动机的冷却不良，进而导致电动机发热。
5.电动机过载：电动机超负荷工作时，会导致电机发热过大。
过载可能是电动机设计不合理，选择错误或负载突然增大等原因引起。
6.线圈绝缘老化：电动机线圈的绝缘材料随着使用时间的增长会老化，绝缘能力下降，导致电动机发热。
7.电动机散热器不良：电动机散热器的设计不合理、污垢积聚等原因，导致电动机散热不良，进而影响电动机的发热状况。
针对电动机发热的原因，可以通过以下方法进行分析和处理：1.提高导热性能：例如在电动机的设计中增加金属体积，提高散热效果，或者采用导热材料包覆电动机，提高散热效果。
2.优化线圈设计：合理选择导热性能好的线圈材料，减小电阻损耗，降低线圈发热。
3.设计合理的风道系统：在电动机设计中应合理设计风道系统，确保风扇能够产生足够的风量，并保证通风口畅通，以保证电动机的良好散热。
4.定期维护：定期检查电动机的散热器和风扇，清除可能影响散热的杂物和污垢，确保电动机散热良好。
5.合理选择负载：在使用电动机时，应合理选择负载，不超过电动机额定负载，避免电动机过载。
电动机过热的原因及处理方法
电动机过热的原因及处理方法根据多年来从事电动机维护与检修的经验,总结出电动机常见的过热原因及处理方法;1、负荷过大;应减轻负荷或换大容量的电动机;2、绕组局部短路或接地,轻时电动机局部过热,严重时绝缘烧坏,散发焦味甚至冒烟;应测量绕组各相的直流电阻,或寻找短路点,用兆欧表检查绕组是否接地;3、电动机外部接线错误,有一下两种情况：1应当△接法误接成Y接法,以致空载时电流很小,轻载时虽然可带动负荷,但电流超过额定值,使电动机发热;2应当Y接法误接成△接法以致空载时电流可能大于额定电流,使电动机温度迅速升高;如属上述原因,可按正确方法更改接线;4、电源电压波动太大,应将电源电压波动范围控制在-5~10%之间,否则要控制电动机的负荷;5、大修后线圈匝数错误或某极、相、组接线错误,可通过测量电动机三相电流与铭牌或本身三相电流比较,发现问题予以解决;6、大修后导线截面比原来截面小,要降低负荷或更换绕组;7、定、转子铁芯错位严重,虽然空载电流三相平衡,但大于规定值,应校正铁芯位置并设法固定;8、电动机绕组或接线一相断路,使电动机仅两相工作;应检查三相电流,并立即切除电源,找出断路点并重新结好;9、鼠笼转子断条或存在缺陷,电动机运转1~2h,铁芯温度迅速上升,甚至超过绕组温度,重载或满载时,定子电流超过额定值;应查出故障点,重焊或更换转子;10、绕线式电动机的转子绕组焊接点脱焊,或检查时焊接不良,致使转子过热,转速和转矩明显下降;可检查转子绕组的直流电阻和各焊接点,重新焊接;11、电动机绕组受潮,或有灰尘、油污等附着在绕组上,以致绝缘降低,应测量电动机的绝缘电阻并进行清扫、干燥;12、电动机在短时间内启动过于频繁;应限制启动次数,正确选用热保护;13、定子、转子相碰,电动机发出金属撞击声,铁芯温度迅速上升,严重时电动机冒烟,甚至线圈烧毁;应拆开电动机,检查铁芯上是否有扫膛的痕迹,找出原因,进行处理;14、环境温度太高,应改善通风、冷却条件或更换耐热等级更高的电动机;15、通风系统发生故障,应检查风扇是否损坏,旋转方向是否正确,通风孔道是否堵塞;电动机发热的原因可能还有其他方面,但是我们平时要严格按照操作规程正确使用电动机,正确维护电动机,使电动机表明清洁,电流不超过额定值,振动值在范围之内,运行声音正常,轴承正切维护等,电动机的使用寿命一定会延长的;。
电动机额定功率的选择
载率(%)] ， 用FS表示 ， 即
FS=
(8. 12)
我国规定的负载持续率有15% 、25% 、40%和60% 4种， 一个周期的总时 间为 + ≤10min 。
四 、额定功率的选择
正确选择电动机容量的原则 ， 应在电动机能够胜任生产机械负载要求的 前提下 ， 最经济最合理地决定电动机的功率 。若功率选得过大 ， 设备投资增 大 ，造成浪费 ， 且电动机经常欠载运行 ， 效率及交流电动机的功率因数较低； 反之 ， 若功率选得过小 ， 电动机将过载运行 ，造成电动机过早损坏 。决定电 动机功率的主要因素有3个：
10000V时 ， 电动机的额定电压应选与之适应的高电压 。 直流电动机的额定电压也要与电源电压相配合 。一般为110V 、220V和
440V 。其中220V为常用电压等级 ， 大功率电机可提高到600～ 1000V 。当交流 电源为380V ， 用三相桥式可控硅整流电路供电时 ， 其直流电动机的额定电压应 选440V ， 当用三相半波可控硅整流电源供电时 ， 直流电动机的额定电压应为 220V ， 若用单相整流电源 ， 其电动机的额定电压应为160V 。
3 . 周期性断续工作方式
周期性断续工作方式是指工作和与停歇相互交替进行 ， 两者时间都比较短，
即工作时间t r<(3～4) ， 停歇时间t 0<(3～4) 。工作时温升达不到稳态值，
停歇时温升降不到零 。属于此类工作的生产机械有起重机 、 电梯 、轧钢辅助机
械等 。
在重复短时工作方式下 ， 负载工作时间与整个周期之比称负载持续率[又称暂
1. 电动机种类的选择 选择电动机的原则是电动机性能满足生产机械要求的前提下 ，优先选用结构简单 、
价格便宜 、工作可靠 、维护方便的电动机 。在这方面交流电动机优于直流电动机 ，交流 异步电动机优于交流同步电动机 ， 笼型异步电动机优于绕线式异步电动机 。
电力拖动系统中电动机选择
电力拖动系统中电动机选择
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电力拖动系统中电动机选择
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2.电动机的发热和冷却
（1）电动机的发热过程 （2）电动机的冷却过程
图 电动机发热过程的温升曲线
图8.2 电动机冷却过程的温升曲线
电力拖动系统中电动机选择
电力拖动系统中电动机选择
4
5.电动机的额定功率的选择
电动机额定功率是电动机使用的限度。通常，电动机的额定数据是根据机械 负载所需动力来选定。另外，还要考虑到经济效益。
1.2 电动机容量选择的基本知识
1.电动机的温升和绝缘
电动机在负载运行时，其内部总损耗转变为热能使电动机温度升高。而电 动机中耐热最差的是绝缘材料，若电动机的负载太大，损耗太大而使温度超过 绝缘材料允许的限度时，绝缘材料的寿命就急剧缩短，严重时会使绝缘遭到破 坏，电动机冒烟而烧毁。这个温度限度称为绝缘材料的允许温度。由此可见， 绝缘材料的允许温度就是电动机的允许温度；绝缘材料的寿命就是电动机的寿 命。
4.统计法和类比法
前面介绍的选择电动机功率的基本原理和方法在实际运用中会遇到一些困 难，一是计算量较大，二是电动机的负载图也难以精确地绘出，实际中选择电 动机功率往往采用下列两种方法。
（1）统计法 （2）类比法
电机及拖动基础
11
7
3.电动机的工作制
电动机在运行中，进行着机电能量的转换，其内部会产生损耗而发热。在 电动机的发热和冷却过程中，温升均是随时间按指数规律变化的。温升的高低 不仅与负载的大小有关，而且还与负载的持续时间有关。同一台电动机，工作 时间的长短不同，则它的温升也不同，或者说，它能够承担负载功率的大小也 不同。为了适应不同负载的需要，按负载持续时间的不同，国家标准把电动机 分成了三种工作制：连续工作制、短时工作制、断续周期工作制。这三种工作 制又细分为八类，用S1，S2，…，S8来表示。
如何解决高速电主轴散热问题？高速电主轴的冷却方式
如何解决高速电主轴散热问题？高速电主轴的冷却方式电主轴电机在高速运转的过程中，内部产生功率损耗(包括机械损耗、电损耗等)，从而使电机发热。
由于电主轴电机装在主轴单元壳体内，所以主轴电机不能直接采用风扇散热，自然散热条件也比较差。
调查结果表明，电动机在高速旋转时，电动机转子的工作温度达140～160℃，定子的温度也在45～85℃。
电动机产生的热量会直接传递给主轴，引起主轴机械效率下降、主轴精度丧失，主轴轴承也将受到损坏，严重影响主轴寿命，因此，对主轴进行主动冷却是非常重要的。
电主轴冷却的目的是保持主轴温度恒定，且其温度与主轴转速无关，因而可以避免主轴前端伸长并且保护主轴轴承，从而保证主轴的精度不受电动机发热的影响；电动机冷却主要在于电机定子的冷却，只要将定子的温度控制在较低的范围之内，就能将电机的温度加以控制。
对于电主轴的整体冷却，我们通常采用的两种方法：液体冷却和空气强制冷却。
1.液体冷却液体冷却是指在电主轴的内部设计冷却水循环，在外部配备相应的冷却机，使冷却液体在主轴内部循环带走内部热量。
这种冷却方式的优点设计简单可靠，冷却效果较为明显，缺点是对主轴轴芯的冷却效果比较差，冷却机的成本比较高。
2.空气强制冷却空气强制冷却是指在电主轴的壳体与电机定子之间设计一个强制对流的通道，电机的发热量通过热传导进入到强制对流区，最后把热量带入空气中，实现电主轴的恒温工作。
空气强制冷却具有无污染的特点。
如果使用静压气体轴承，可以利用静压气体轴承的气体在主轴内部循环带走一部分电机的热量。
对电主轴进行冷却散热很有必要，尤其是进入高温天气内，如果在应用过程中发现电主轴出现过热情况，这时就要考虑是不是要采取散热措施了，不要让电主轴过热情况下运转，进而影响使用寿命。
电动机的工作方式
电动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，则能够担负的负载功率也不同。
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。
一、连续(长期)工作制其特点是：电机连续工作时间长，其工作时间＞(3~4)T,可达几小时甚至几十小时，因此电机温升可到达稳定值。
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。
二、短时工作制其特点是：电机工作时间短，(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，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、30Inir1、60min、90min四种定额。
三、重复短时工作制重复短时工作制又称为断续周期工作制。
其特点是：工作和结束周期性地交替开展，但工作时间和结束时间都较短，＜(3~4)T, ＜(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。
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%o每个周期为IOmin o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，否则会使电机过热而损坏。
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）。
城轨车辆用异步牵引电机的发热与散热分析
城轨车辆用异步牵引电机的发热与散热分析近年来，随着城市轨道交通的飞速发展，城轨车辆的牵引电机发热与散热问题日益凸显。
为了保证城轨车辆的安全运行和提高牵引电机的使用寿命，对其发热与散热特性进行分析与优化是至关重要的。
一、城轨车辆异步牵引电机的工作原理城轨车辆异步牵引电机是一种常见的电动机，其工作原理基于电磁感应。
电机通过电网供电，电网提供的电流经过电机的定子线圈，产生旋转磁场。
而牵引电机的转子线圈由转速传感器控制，因此可以产生旋转力，驱动车辆运行。
二、异步牵引电机的发热原因发热是城轨车辆异步牵引电机普遍存在的问题之一。
其主要原因如下：1. 电流损耗：电机在工作时，不可避免地会产生电流损耗，这是由电阻引起的。
电流通过定子线圈和转子线圈时，会产生一定电阻和电阻损耗，从而导致发热。
2. 铁损耗：城轨车辆异步牵引电机中的铁芯也会因为磁通的周期性变化而产生剩余磁化和磁暂态，从而引起铁损耗。
铁损耗主要表现为涡流损耗和剩余磁余。
3. 功率损耗：城轨车辆异步牵引电机在传动过程中，会产生摩擦和机械损耗，使得一部分传动能量转化为热能。
三、异步牵引电机的散热方式城轨车辆异步牵引电机的散热方式通常有自然散热、强制风冷和液冷等。
1. 自然散热：自然散热是指通过散热器和散热片等被动器件将发热产生的热量传导到周围空气中。
散热器一般是金属制成，具有较好的散热性能。
电机工作时，产生的热量通过散热器和散热片传导到散热器表面，再通过与周围空气的对流传热散热。
自然散热的优点是简单、可靠，但受限于空气自然对流，散热效果有限。
2. 强制风冷：强制风冷是指通过电机内部的风扇进行散热。
风扇通过强制对流使得电机内部的热量迅速传递到风扇下游，并将热量带走。
风扇进风口吸入周围空气，经过电机的散热器后形成热风，冷却电机。
相比于自然散热，强制风冷能更有效地提高热量传输速度，更适用于功率较大的电机。
3. 液冷：液冷是指通过冷却剂（如水）对电机进行散热。
液冷散热的主要原理是通过将电机内部产生的热量传递给冷却剂，再通过冷却剂的流动带走热量。
电机冷却方式介绍
电动机冷却方式介绍1、概念：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。
2、冷却方法代号规定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、8等，下面分别说一下它们的含义。
4、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）。
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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。
如果电机运行时工作温度超过绝缘材料允许的最高温度，轻则加速绝缘层的老化过程，缩短电机的使用寿命；重则绝缘层碳化变质，也就损坏了电机。
所以，据此规定电动机的额定容量，电动机长期在此容量下运行时，不会超过绝缘材料所允许的最高温度。
所以，“电机的工作温度低于绝缘材料允许的最高温度”是保证电机长期安全运行的必要条件，这也是按照发热条件选择电动机功率的最基本的依据。
2.电机发热对其运行方式的影响
电动机的温度是发热与冷却综合作用的结果，温升和冷却需要一个过程，其温升不仅取决于负载的大小，而且也和负载的持续时间有关。
一般来说，电机的运行方式按发热情况（工作制）分为三类，即连续工作制、短时工作制和断续工作制。
不同的工作制代表
了不同的发热和散热的时间比例。
实际上，不管电机运行采用哪种工作制，不管如何发热和散热，只要能够保证工作温度低于允许温度，电机就不会被烧毁。
如果电机常年运行在严寒地区，散热条件比较好，在功率选择的环节上，可以适当带动比较大一点的负载；如果电机运行在海拔高于1000米的高原地区，由于空气稀薄、散热条件差，电机在工作时应该降低使用负载。
3.电机的冷却方式
电机的冷却直接影响其使用寿命和额定容量。
所以，改善电机的冷却条件就显得尤为重要。
目前的电机均采用较高的电磁负荷，以提高材料的利用率。
同时，电机的单机容量也日益增大。
因此，必须改进电机的冷却系统，以提高其散热能力。
工程中对电机的冷却要求是：冷却效果要好，各部分不产生局部过热，冷却系统的结构要尽可能简单，消耗功率要少，成本要尽可能低。
冷却方式分为表面冷却和内部冷却两种：
（1）表面冷却。
表面冷却时，冷却介质仅仅通过绕组的绝缘表面、铁芯和机壳的表面间接地把热量带走。
所以，表面冷却也叫间接冷却。
此冷却系统结构简单，多在中、小型电机中采用，冷却介质为空气。
表面冷却系统按结构可以分为自冷式、自扇冷式和它扇冷式三种。
自冷式电机不需要装设任何的冷却装置，仅仅依靠部件表面的
辐射和冷却介质的自然对流，把电机内部产生的热量带走。
此方法的缺点是散热能力差，仅仅应用于低功率的小型电机中。
自扇冷式电机的转子上装有风扇，当电机转动时利用风扇产生的风压强迫空气流动，吹拂散热表面，大大增强了散热能力。
它扇冷式的风扇不由电机本身驱动，而是由另外的动力装置独立驱动。
不论是自扇冷式电机还是它扇冷式电机，如果冷却空气直接从外界空气中获得，通过电机内部把热量带走后，又释放到周围的大气中，则此电机为开启式通风系统，多为小型电机所使用。
为保证电机内部的清洁，吸入的空气最好过滤。
若气体在密封的系统内循环，该循环气体依次通过电机和冷却器，把电机内部的热量带到冷却器，在由冷却器把热量带走，则为封闭循环式通风系统。
此系统多用于大型电机中。
（2）内部冷却。
此方法是采用空心导体，把冷却介质通入导体内部后直接带走热量的冷却方式。
随着线性尺寸和电机容量的增大，发热和冷却问题越来越严重。
在大型电机中，发热和冷却问题往往成为限制电机极限容量的主要因素之一。
为解决这一难题，通常采用内部冷却方式。
内部冷却方式对于大型电机来讲，是一个发展方向。
4.结语
电动机运行时，由于绕组和铁芯都会发热，如果不及时把热量散发走，会导致电动机的温度升高，进而烧毁电动机中耐热性能最差的绕组绝缘层。
所以，电动机的发热与冷却问题将直接影响到电
动机的选择和运行方式。
为切实解决好这一问题，我们可以考虑电机的冷却环节，改善散热条件，以保证电动机运行的可靠性。
参考文献：
[1]陈世昆.《电机设计》，机械工业出版社，2000.
[2]魏永田、孟大伟、温嘉斌.《电机内热交换》，机械工业出版社，1998.。