溫升是電機(jī)的重要性能指標(biāo)，電機(jī)運(yùn)行時(shí)本身是一個(gè)發(fā)熱體，那電機(jī)是通過(guò)什么方式散熱而達(dá)到最終的平衡呢?一般情況下，熱量從發(fā)熱體表面散發(fā)到周?chē)橘|(zhì)中去主要通過(guò)兩個(gè)方式；一種是輻射；另一種是借助于空氣或其他冷卻介質(zhì)的對(duì)流。在電機(jī)中，通常后者占主要地位。

輻射散熱

按輻射定律，每秒從每平方米發(fā)熱體表面輻射出去的熱量見(jiàn)式(1)：

q=5.7×10-8v(T4-T04)(瓦/米2)………………(1)

式(1)中：

T——發(fā)熱體表面的溫度(K)；

T0——為周?chē)橘|(zhì)的溫度(K)；

5.7×10-8——從實(shí)驗(yàn)得出的純黑物體的輻射常數(shù)；

V——因數(shù)，其值隨發(fā)熱體表面情況的不同而異，純黑物體為1，粗鑄鐵為0.97，毛面鍛鐵為0.95，磨光鍛鐵為0.29，毛面黃銅為0.2，磨光紫銅為0.17。

根據(jù)式(1)可以看出，由輻射散走的熱量，一方面決定于發(fā)熱體表面的特性，表面晦暗的物體的輻射能力大于表面有光澤的物體，另一方面決定于發(fā)熱體表面與其周?chē)橘|(zhì)的溫度。

一般，在平靜的大氣中，由輻射散發(fā)的熱量約占總散熱量的40%。當(dāng)采用強(qiáng)制對(duì)流來(lái)冷卻電機(jī)時(shí)，由強(qiáng)制對(duì)流散走的熱量要比由輻射帶走的大得多，故輻射散熱常被略去不計(jì)。

對(duì)流散熱

從固體表面和流體直接接觸時(shí)的散熱情況可以發(fā)現(xiàn)。當(dāng)固體表面的溫度與流體的溫度不相等時(shí)，它們之間產(chǎn)生熱交換，熱量將由高溫物體傳向低溫物體。這種交換熱實(shí)際上是傳導(dǎo)和對(duì)流兩種作用，但總稱(chēng)為對(duì)流換熱。在電機(jī)中，鐵心、繞組或其他發(fā)熱部件中產(chǎn)生的熱量便是由流過(guò)這些部件的某一或某些表面的冷卻流體(空氣、氫氣、水、油等)所帶走，：因此對(duì)流散熱形式在電機(jī)冷卻系統(tǒng)中廣泛存在。這種散熱形式的散熱能力，主要取決于流體在固體表面上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

當(dāng)流體作層流運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體僅有平行于固體表面的流動(dòng)。若將流體分成許多平行于固體表面的流動(dòng)層，各層之間沒(méi)有流體的交換，這時(shí)在與固體表面垂直的方向，熱量的傳遞主要依靠傳導(dǎo)作用。

由于流體的導(dǎo)熱系數(shù)較小，所以層流時(shí)的固體表面的散熱情況很差。當(dāng)流體作紊流運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體各部分不再保持平行于固體表面的運(yùn)動(dòng)，而以平均流速向各方向作無(wú)規(guī)則的旋渦，這時(shí)熱量的傳遞主要依靠對(duì)流作用。

由于對(duì)流傳熱時(shí)的熱阻比較小，因此流體作紊流運(yùn)動(dòng)時(shí)的固體表面的散熱能力顯著提高。在紊流情況下，靠近固體表面仍舊存在著一個(gè)層流薄層，但如流體的流速越大，則這個(gè)層流層就越薄，表面散熱能力就越高。對(duì)流散熱時(shí)，表面散熱能力還與冷卻介質(zhì)的物理性能(如導(dǎo)熱系數(shù)，比熱、重度等)以及固體表面的幾何形狀、尺寸以及它處在流體中的位置等因素有關(guān)。

關(guān)于電機(jī)溫升

溫升是電機(jī)發(fā)熱部位與周?chē)h(huán)境溫度的差值，通常指定子鐵芯和繞組溫升。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，鐵芯處在交變磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，電流流過(guò)繞組產(chǎn)生銅損耗，還有風(fēng)摩耗、機(jī)械耗，以及定轉(zhuǎn)子開(kāi)槽產(chǎn)生的氣磁場(chǎng)隙磁場(chǎng)脈振波和繞組固有的非工作諧波等引起的雜散損耗等，最終都會(huì)以發(fā)熱的形式體現(xiàn)，從而使電機(jī)溫度升高。

另，與發(fā)熱因素相對(duì)應(yīng)的，存在以下散熱因素：

●電機(jī)表面與周?chē)h(huán)境有溫差，存在熱傳遞和熱輻射。

●電機(jī)內(nèi)部發(fā)熱元件與內(nèi)部空氣間、電機(jī)內(nèi)部空氣與電機(jī)殼體間、電機(jī)殼體與吹過(guò)電機(jī)表面的風(fēng)之間均存在熱交換。

當(dāng)兩方面的因素，即發(fā)熱因素與散熱因素達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，溫度不再上升而穩(wěn)定在一個(gè)水平上。若有外界因素?cái)_動(dòng)，如負(fù)載增大或突然短路等故障情況發(fā)生，平衡狀態(tài)將被破壞，電機(jī)溫度繼續(xù)上升，溫差也持續(xù)擴(kuò)大，直到新增散熱量與新增發(fā)熱量相等，在另一個(gè)較高的溫度下達(dá)到新的平衡，但這時(shí)的溫差即溫升已比以前增大了。

電機(jī)設(shè)計(jì)最重要的任務(wù)之一就是研究把握這種通風(fēng)散熱條件或因素與發(fā)熱量之間的定性或定量關(guān)系，確保電機(jī)實(shí)際溫升值在合理范圍內(nèi)波動(dòng)。實(shí)際運(yùn)行中，如電機(jī)溫升突然增大，表征電機(jī)存在匝間短路等電氣故障或風(fēng)道阻塞、負(fù)荷突增等異常情況。

影響溫升變化的因素

對(duì)于正常運(yùn)行的電機(jī)，理論上在額定負(fù)荷下其溫升應(yīng)與環(huán)境溫度的高低無(wú)關(guān)，但實(shí)際上還是受環(huán)境溫度等因素影響的。

●當(dāng)氣溫下降時(shí)，正常電機(jī)的溫升略降。(銅的阻值與溫度的關(guān)聯(lián)關(guān)系)

●對(duì)自冷卻電機(jī)，環(huán)境溫度升高時(shí)，則溫升增加。

●空氣濕度增加時(shí)導(dǎo)熱效果改善，溫升可略降。

●海拔以1000m為標(biāo)準(zhǔn)，高海拔時(shí)因散熱效果相對(duì)較差溫升也會(huì)略有增加。

型式試驗(yàn)時(shí)電機(jī)溫升合格不一定能保證電機(jī)運(yùn)行的安全性。溫升是溫度的差值，與電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境溫度直接相關(guān)，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，電機(jī)運(yùn)行時(shí)的實(shí)際溫度也會(huì)隨之升高，這就涉及耐熱等級(jí)與實(shí)際工作溫度的匹配關(guān)系。

同時(shí)與相關(guān)零部件的最高耐熱溫度也直接相關(guān)，如軸承的工作溫度控制要求。如滾動(dòng)軸承溫度應(yīng)不超過(guò)95℃，滑動(dòng)軸承的溫度應(yīng)不超過(guò)80℃。因溫度太高會(huì)使油質(zhì)發(fā)生變化和破壞油膜，該問(wèn)題的直接后果是因軸承失效導(dǎo)致電機(jī)軸承系統(tǒng)發(fā)熱，加劇電機(jī)繞組溫度急速上升的同時(shí)，出現(xiàn)電機(jī)停滯抱軸，瞬時(shí)導(dǎo)致電機(jī)燒毀。

一家電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)螺桿空壓機(jī)電機(jī)，型式試驗(yàn)時(shí)電機(jī)溫升在70K左右，但電機(jī)配套空壓機(jī)投放市場(chǎng)后，繞組過(guò)熱燒毀、軸承散架等毀滅性電機(jī)故障不定期批量發(fā)生。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，這類(lèi)故障電機(jī)的終端客戶(hù)都在高溫季節(jié)時(shí)的南方。

預(yù)期與實(shí)際總歸有偏差，諸多似乎不應(yīng)該有的電機(jī)故障其實(shí)也是件好事。第一，給電機(jī)設(shè)計(jì)者提供了絕佳的參照物，產(chǎn)品改進(jìn)有了較強(qiáng)的針對(duì)性。第二，警示電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)特別是北方企業(yè)，廠內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證合格并不代表產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成功，必須充分論證電機(jī)試驗(yàn)溫升與實(shí)際運(yùn)行工況之間的匹配關(guān)系。第三，試驗(yàn)值與設(shè)計(jì)值吻合僅僅是必要條件，適用可靠和客戶(hù)的良好口碑才是最好的試金石。

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