大中型电动机设计中温升估算

韩新彦　陈鲲

摘 要：文章采取实例的方式大中型电动机温升的几种估算方式进行分析与探究，并且根据结果得知在不同因数的影响下，电动机温升与总发热量有着直接关系。

关键词：电动机；温升估算；电磁设计

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

众所周知，电动机的温升主要取决于电机发热与散热的基本情况，一般情况下电机的发热主要是因为电机内出现不同程度的损坏所致，发热部件主要有定子绕组、转子绕组以及定子铁芯等[1]。而电动机的散热则主要是定转子绕组在经过气隙空气传导中所形成的一种空气散发热量的现象。如果电机能安全工作，那么则电机绕组的稳定温升需要小于电机绕组绝缘所允许的最高值。所以，估算出电机的温升对实现电机设计、改造、检修起到十分重要的作用。在估算电机升温时最为常用的方法便是热路法，该方法应用往往会存在未知数，不仅方法繁杂，并且估算值与实际值之间会存在非常大的误差。另外在采取类比法等简单方法时，由于方法简单、适用面窄，同样会导致估算值与实际值之间存在非常大的误差。

1 热负荷

通过对电动机相关书籍的分析与了解，可以清楚的得知大中型高压电动机的定子热负荷AJ主要控制在2600A2（cmmm2），少级电动机定子热负荷AJ控制在3000A2（cmmm2），转子热负荷需要控制在2500 A2（cmmm2）[2]。假如电动机的热负荷数值比较高，那么对电动机有效材料的利用率也会提高，通常情况下，如果温升高，所用成本材料低，温升低，材料使用率高，但是成本却有所提升。如果在温升计算的时候采取类比法则，那么对于同一种结构形式、同一种冷却方法、同一机座号、同一电压、容量相接近的电动机，温升可以看做与电动机定子热负荷大小呈现正比。

2 方案的选择

在本次研究中选择不同的高效电动机，分别是650kW，8P，分别设计三种方案。方案见表1。

在三种方案设计中均遵循基本原则，所有电动机性能指标能够满足用户的基本要求，并且所选择的标准为“可靠性高、成本低”。根据对表1 的解读可以得知，在计算温升方法的时候，方案一最为低端，方案二与方案三则相当。在计算热负荷类比温升方法的时候，方案二最高，方案一与方案三最为接近。在计算发热量类比温升方法的时候，方案一最低，方案三最高[3]。如果单纯的从电动机产品成本高低分析，方案二则最高，方案三则最低[4]。通过对以下各类情况的分析与考虑，最终选择确定三种方案对新产品进行试验，并且将电动机型式试验温升设计在61k，将试制任务圆满完成。

3 试验验证

由于电动机新产品的型式试验周期比较久，并且所花费的时间比较高，所以无法进行逐一进行，另外由于交货期不允许，所以在本次研究中并没有对650kW、8P高效电动机进行对比试验。但是为从根本上将这一问题说明，在本次研究中笔者将功率比较小的215kW、6P的低压电动机的型式试验结果进行列表分析。见表2。

根据对表2 的分析与解读可以得知，小气隙电动机的热负荷要比大气隙电动机的热负荷要低，并且小气隙电动机的温升要比大气隙电动机的温升要高，这种情况无法形成正比关系[5]。另外，小气隙电动机的发热总损伤试验值要比大气隙电动机的发热总损耗试验值要大，这与试验温升会形成正比关系。在对这两台电动机试验结果进行分析之后，可以清楚的得知，小气隙电动机发热的总体损耗要比铸铝转子的附加铁损耗过大，这一原因也是导致试验温升高于大气隙电动机的主要原因[6]。

4 结语

总而言之，大中型电动机温升问题是当前最为主要的问题，其中在大中型电动高压高效电动机的整个试制过程之中，电动机的性能指标往往不是最为复杂的问题，温升问题才是困扰电动机设计人员最大的难题。另外在实验中还得知，电动温升的高低与电动机有效材料的使用量有着密切的联系，所以需对电动机温升与成本的关系进行评价与分析是当前电动机设计人员所面临的主要问题。

参考文献：

[1]胡浩，钟璐.电动机温升估算的有关问题[J].电工电气，2009（06）：14-15.

[2]张亮，王艳萍，蒋正华.机壳水冷无刷力矩电动机温升估算研究[J].微电机，2013（12）：27-29+38.