繞組溫升是電機(jī)產(chǎn)品的重要性能指標(biāo)。電機(jī)運(yùn)行過程中,任何零部件都會產(chǎn)生不同程度的溫升,但產(chǎn)生的溫升差異較大,不同零部件對溫升的耐受能力也不同。
從電機(jī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析來看,無論是定子繞組還是轉(zhuǎn)子繞組,其物理位置都位于電機(jī)的最內(nèi)側(cè)范圍,屬于電機(jī)產(chǎn)生的熱量相對集中的部位。從導(dǎo)熱原理分析,電機(jī)繞組的散熱路徑較長,且有不同介質(zhì)通過,這使得溫度耐受能力較弱的繞組面臨更嚴(yán)峻的問題。不言而喻,繞組溫升應(yīng)作為電機(jī)產(chǎn)品的評價指標(biāo)。
電機(jī)的溫升主要取決于其電磁負(fù)載和通風(fēng)散熱結(jié)構(gòu),當(dāng)然也包括電機(jī)制造過程中的工藝水平和質(zhì)量控制水平。
對于風(fēng)冷電機(jī),電機(jī)運(yùn)行過程中繞組和鐵芯產(chǎn)生的熱量通過熱傳導(dǎo)從發(fā)熱元件內(nèi)部傳遞到與空氣接觸的外表面,然后通過熱輻射和熱對流將熱量散發(fā)到空氣中。
在電機(jī)運(yùn)行過程中,當(dāng)電機(jī)散發(fā)的熱量和周圍環(huán)境帶走的熱量達(dá)到平衡時,電機(jī)繞組的溫度會趨于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài),此時繞組的溫升會達(dá)到一個穩(wěn)定值。
在電機(jī)的傳熱過程中,不可避免地會涉及到不同的材料。相對來說,無論是鐵還是銅,傳熱能力都比較強(qiáng),但不可避免的是繞組中的絕緣材料和空氣,絕緣材料的導(dǎo)熱系數(shù)比銅和鐵小得多,靜態(tài)空氣的導(dǎo)熱系數(shù)比絕緣材料小得多,所以這些因素是電機(jī)設(shè)計(jì)中必須面對的問題。
01絕緣工藝對電機(jī)溫升的影響
在設(shè)計(jì)過程中對絕緣進(jìn)行減薄,使繞組具有合適的槽填充率,電機(jī)制造過程中的浸泡和烘烤過程會對電機(jī)的溫升產(chǎn)生很大的影響。VPI是電機(jī)繞組生產(chǎn)加工的關(guān)鍵工序。真空壓力浸漆工藝可以大大減小繞組內(nèi)的氣隙,改善電機(jī)的散熱條件。在浸漬干燥過程中,絕緣漆的粘度和浸漬干燥過程對最終效果有很大影響。
02零部件配合對電機(jī)溫升的影響
對于定子繞組來說,影響電機(jī)繞組溫度的另一個重要因素是定子鐵芯與底座的匹配效果。對于很多小型電機(jī)來說,鑄坯比較薄,不合適的加工工藝導(dǎo)致底座與鐵芯配合的圓柱面變形,定子壓入底座后會出現(xiàn)異常氣隙,明顯不利于電機(jī)散熱。
對于不同系列的電機(jī),由于運(yùn)行環(huán)境和電機(jī)設(shè)計(jì)本身的特點(diǎn),很多電機(jī)需要增加通風(fēng)散熱系統(tǒng)來控制電機(jī)的溫升。比如IP23電機(jī)沒有風(fēng)扇,而IP44及以上的電機(jī)需要增加外部風(fēng)扇和風(fēng)罩進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)散熱,相關(guān)的風(fēng)扇、風(fēng)罩和機(jī)箱筋共同構(gòu)成了這款電機(jī)的通風(fēng)散熱系統(tǒng)。
03環(huán)境因素對溫升的影響
除了電機(jī)本身的因素外,運(yùn)行環(huán)境對電機(jī)的溫升也有很大的影響。比如相對封閉的環(huán)境,高原環(huán)境,潮濕的環(huán)境都對電機(jī)的散熱有很大的影響,所以這類問題一定要考慮進(jìn)去。
04什么是熱傳導(dǎo)?
它是傳熱介質(zhì)中沒有宏觀運(yùn)動的傳熱現(xiàn)象,可以發(fā)生在固體、液體和氣體中,但嚴(yán)格來說,它只是固體中的純傳熱,即使流體處于靜止?fàn)顟B(tài),也會由于溫度梯度引起的密度差而產(chǎn)生自然對流,所以熱對流和熱傳導(dǎo)在流體中同時發(fā)生。或者說系統(tǒng)中的溫差,是熱傳導(dǎo)的必要條件。換句話說,只要介質(zhì)內(nèi)部或介質(zhì)之間存在溫差,傳熱就一定會發(fā)生。熱傳導(dǎo)的速度取決于熱量的分布