《电机设计》课件之六.ppt

并且，热的传导方向是和温度空间变化率最大的方向一致，即与等温线
的法线方向一致，如图所示。
热流
热流密度q：单位时间内通过单位等温面的
热量。该物理量的单位为：J/(m2.s)
热传导定律：温度场各点的热流
低温
密度q与该点的温度梯度成正比：
等温线
q grad
为比例常数 , 即热导率
高温
等温线法线
海拔高度不同，则空气的稀薄也不同，散热条件也不同。国标 规定：当电机的使用地点的海拔高（低）于试验地点的海拔时，其 温升限度应按两地海拔之差每100m减（加）去规定值的1%。低于 1000m均算作1000m。
B极绝缘 温升 80K (1 h 1000m 1%)
100m
>1000m
温升Δτ<80K
2、冷却介质温度的确定
冷却介质温度即为大气温度，每个国家一般都采用大部分地区的 大气绝对最高温度作为冷却介质的温度，因此我国的国家标准规定 +40℃作为冷却介质温度。
3、测量温度的方法
有温度计法、电阻法、埋置检温计法三种方法
不同的方法测出的平均温度与最热点温度之间的差别不一样。例如 在标准中规定A级绝缘的定子绕组，用温度计法测得的温升限度为 50℃，它是由该级绝缘的最高温度105℃减去40℃得65℃，再减掉平 均温度与最高温度的差别15℃后得到。
q (T 4 T4 ) 式中 T发热体表面的温度, 5.7 108W / m2.K纯黑物体的斯忒藩 玻耳兹曼常数
T 周围介质的绝对温度,因数, 其值与发热体表面情况有关, 查表得到.
表7-4
表面 纯黑物体 粗铸铁 毛面段铁 磨光段铁 毛面黄铜 磨光紫铜
ν
1
0.97
0.95
B极绝缘
• 一、概述
§7-2 传热基本定律
电机散热有三种方式：
由损耗产生的热量，先由发热体内部传导至表面，然后经过对流和，辐射
的作用散到周围去。
因此从上述三种方式的基本定律中得出温升的计算方法。
二、热传导定律 传导只发生在温度有高低差别的温度场中。将场中的相同温度点联接 起来，便得到等温线或面。如图所示。
0.29
0.2
0.17
一般情况下，当采用强制对流冷却电机时，由辐射带走的热量微乎其微， 可忽略不计。但是在平静的大气中，由辐射散发的热量约占总散热量的40%
(二）对流散热
固体表面与流体接触时的散热情况，如图所示。
1、首先当固体的温度与流体温度不等时，它们 之间就有热交换，热量高温物体传向低温物体。固体
0
层流 紊流
2
x
5、对流散热时，表面散热能力还与冷却介质的物理性能、固体表面几何形
2、这种交换存在着传导与对流两种方式。
3、散热能力取决于流体的固体表面上的运动状态， 在靠近固体表面处，流体作层流运动，层与层之间 没有流体交换，因此热量传递主要靠传导。
4、当流体作紊流运动时，流体各部分作无规 1 则的旋涡运动，相互间有流体交换，交换过程 也就是热量的传递过程，所以热量传递方式主要 是对流。
即将温差Δτ当作电压，热流Φ当作电流，热阻Rλ当作电阻。
于是在热路中，合成热阻的计算方法也与电路中求电阻的方法一样。
n
串联的合成热阻为R Rn
1
并联的合成热阻为R
三、热传导方程
1 n1
四、对流和辐射散热
1 Rn
（一）辐射散热
根据辐射定律, 每秒从每平方米发热体表面辐射出去的热量
耐热分级
A
E
B
F
H
极限温度/℃
105
120
130
155
1ຫໍສະໝຸດ Baidu0
冷却介质温度/℃
40
40
40
40
40
温升限度/℃
60
75
80
100
125
1、温度对绝缘材料寿命的影响
绝缘材料在规定的极限温度下工作，能够获得经济的使用寿命 （20年）。但如果超过极限温度，则寿命按指数规律下降。例如， 对A级绝缘，当工作极限温度超过8℃时（B级10℃，F级12℃，H级 14℃），其使用寿命降一半。
温度相同，物体所产生的损耗热
全部用来提升物体温度，因此，
物体温度上升很快→
0
t
中间阶段：由于物体温度高于 Δτ 周围介质温度，温差加大，于
是物体的热量就散发到周围介 质，散发量随着温差的加大而 Δτ∞
加大→
稳定阶段：当物体内部产生的热
量与散发到周围介质中支的热量
相等时，物体本身的温度不再
增加。
0
t
第七章 发热计算
一、概述
§7-1电机允许的温升限度
电机运行→产生损耗→变为热能→电机各部分温度升高。
温升：电机部件的温度与周围介质温度之差，称为该部件的温升。 用Δτ来表示。
根据对物质体发热过程的分析，温升随
时间的变化是呈指数曲线关系，如图所示。
为什么升温的变化过程呈现 Δτ
指数关系？
Δτ∞
起始阶段：物体温度与周围介质
将C回代到解式中得:
2

1


A
x
0
x
平面热传导
因此，在平面热传导中，温度分布是一直线。如图所示。
当x
时,
2
, 则有 2
1

A
温差
1
2


A

R
式中R

称之为热阻 A
为了计算温升方便，将“场”的问题转变为“路”的问题。引入电路的概念，
如果热流只有一个方向，即x方向的平面热传导，则上式可改写为：
q d
dx 由热流密度的定义:
q

(单位时间内通过等温面的总热量,即热流量) A(与热流方向垂直的等温面的面积)
所以热流 A d

dx
如果A是常数，解上式微分方程得：
x A C

1

C为积分常数,设当x 0时, 1 ,则有C A1
电阻与温度有关 , 假定绕组温度为25 C时绕组电阻R R25() 当电机额定负载运行 , 温度升高至稳定状态 t,则 温度t时的绕组电阻
Rt可按下式计算 :
Rt R25[1 (t 25 )] 为导体电阻的温度系数 . 对于铜 0.004 / C
4、海拔高度对温升的影响
温升对电机部件的影响，首当其冲的是绕组的绝缘材料。
如何降低温升？
1、提高效率，减少损耗 2、增强电机的散热能力，如强迫风冷。
二、我国采用的电机温升限度
温升限度：指电机在额定负载运行下，各部件温升的允许极限值 称为温升极限。
对电机而言，其温升极限基本上取决于绝缘材料所允许的最高温 度及冷却介质的温度。不同绝缘等级的绝缘材料，其耐温极限如下 表所示。