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导热系数对电机绕组温升的影响

日期:2021-07-06 08:06   浏览次数:0

绕组温升是电机产品的重要性能指标。在电机运行过程中,电机的任何一个零件和部件都会产生不同程度的温升,但是产生的温升是有很大差别的,不同的零件对温升有不同的耐受力。

从电机产品的结构分析,无论是定子绕组还是转子绕组,其物理位置都位于电机最里面的范围,属于电机产生热量集中的部位;根据热传导原理的分析,电机绕组的热路径较长,不同的介质通过,使得耐温性差的绕组面临更严峻的问题。不言而喻,绕组温升应该作为电机产品的评价指标。

电机的温升主要取决于其电磁负载和通风散热结构,当然也包括电机制造过程中的工艺水平和质量控制水平。

对于风冷电机,电机运行过程中绕组和铁芯产生的热量通过热传导从发热体内部传递到与空气接触的外表面,然后通过热辐射和热对流的方式散发到空气中。

当电机散发的热量与周围环境带走的热量平衡时,电机绕组的温度会趋于一个相对稳定的状态,此时绕组的温升会达到一个稳定的值。

在电机绕组的传热过程中,必然会涉及到不同的材料。相对来说,铁和铜都有比较强的传热能力。不可避免的是,绕组中的绝缘材料和空气的导热系数远小于铜和铁,而静止空气的导热系数远小于绝缘材料。因此,在电机设计过程中必须面对这些因素。

01绝缘工艺对电机温升的影响

在设计过程中对绝缘进行减薄,使绕组具有合适的槽满率,电机制造过程中的浸泡干燥过程对电机的温升影响很大。VPI是生产和加工电机绕组的关键技术。真空压力浸渍可以很大程度上减小绕组中的气隙,改善电机的散热条件。在浸渍干燥过程中,绝缘漆的粘度和浸渍干燥工艺对最终效果有很大影响。

02零部件配合对电机温升的影响

对于定子绕组,影响电机绕组温度的另一个重要因素是定子铁芯与电机底座的匹配效果。对于很多小型电机来说,铸坯比较薄,加工工艺不合适导致电机底座与铁芯的配合气缸变形,定子压入电机底座后会出现异常气隙,明显不利于电机散热。

对于不同系列的电机,由于运行环境和电机设计本身的特点,许多电机需要增加通风冷却系统来控制电机的温升。比如IP23电机没有风扇,而IP44及以上的电机需要增加外部风扇和风罩进行强制通风降温。相关的风扇、罩和框架冷却肋共同构成了该电机的通风和冷却系统。

03环境因素对温升的影响

除了电机本身的因素外,运行环境对电机的温升也有很大的影响,如相对封闭的环境、高原环境、潮湿环境等,对电机的散热都有很大的影响,所以这类问题一定要考虑。

04什么是热传导?

热传导是在介质中没有宏观运动时的一种传热现象,可以发生在固体、液体、气体中,但严格来说,只有在固体中才是纯热传导,即使流体处于静止状态,由于温度梯度引起的密度差也会发生自然对流,所以热对流和热传导在流体中同时发生。物体或系统的温差是热传导的必要条件。换句话说,只要介质内部或介质之间存在温差,传热就一定会发生。热传导率取决于