大中型電動機設計中溫升估算

韓新彥　陳鯤

摘 要：文章采取實例的方式大中型電動機溫升的幾種估算方式進行分析與探究，并且根據結果得知在不同因數的影響下，電動機溫升與總發熱量有著直接關系。

關鍵詞：電動機；溫升估算；電磁設計

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

眾所周知，電動機的溫升主要取決于電機發熱與散熱的基本情況，一般情況下電機的發熱主要是因為電機內出現不同程度的損壞所致，發熱部件主要有定子繞組、轉子繞組以及定子鐵芯等[1]。而電動機的散熱則主要是定轉子繞組在經過氣隙空氣傳導中所形成的一種空氣散發熱量的現象。如果電機能安全工作，那么則電機繞組的穩定溫升需要小于電機繞組絕緣所允許的最高值。所以，估算出電機的溫升對實現電機設計、改造、檢修起到十分重要的作用。在估算電機升溫時最為常用的方法便是熱路法，該方法應用往往會存在未知數，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，同樣會導致估算值與實際值之間存在非常大的誤差。

1 熱負荷

通過對電動機相關書籍的分析與了解，可以清楚的得知大中型高壓電動機的定子熱負荷AJ主要控制在2600A2（cmmm2），少級電動機定子熱負荷AJ控制在3000A2（cmmm2），轉子熱負荷需要控制在2500 A2（cmmm2）[2]。假如電動機的熱負荷數值比較高，那么對電動機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，那么對于同一種結構形式、同一種冷卻方法、同一機座號、同一電壓、容量相接近的電動機，溫升可以看做與電動機定子熱負荷大小呈現正比。

2 方案的選擇

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

在三種方案設計中均遵循基本原則，所有電動機性能指標能夠滿足用戶的基本要求，并且所選擇的標準為“可靠性高、成本低”。根據對表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。在計算熱負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產品成本高低分析，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品進行試驗，并且將電動機型式試驗溫升設計在61k，將試制任務圓滿完成。

3 試驗驗證

由于電動機新產品的型式試驗周期比較久，并且所花費的時間比較高，所以無法進行逐一進行，另外由于交貨期不允許，所以在本次研究中并沒有對650kW、8P高效電動機進行對比試驗。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的低壓電動機的型式試驗結果進行列表分析。見表2。

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

4 結語

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

參考文獻：

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

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