感应电机定子温度场的数值计算.docx

感应电机定子温度场的数值计算.docx

《感应电机定子温度场的数值计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《感应电机定子温度场的数值计算.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

感应电机定子温度场的数值计算

第１０卷第５期２００６年９月

电机与控制

学报

ＥＬＥＣＴＲＩＣＭＡＣＨＩＮＥＳ

ＡＮＤ

ＣＯＮＴＲＯＬ

Ｖ０１．１０Ｎｏ．５

Ｓｅｐ．２００６

感应电机定子温度场的数值计算

靳廷船１，

李伟力２，

李守法２

（１．天津阿尔斯通水电设备有限公司，天津３００４００；

２．哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，黑龙江哈尔滨１５００４０）

摘要：

针对中小型感应电机结构复杂热模型难以建立的问题，以一台小型感应电机为例，采用有

限元方法，建立了电机的二维温度场数值计算模型。

给出了定子二维温度场计算的泛函以及相关热性能参数的计算方法；计算了不同负载运行时样机定子的稳态温度场。

计算结果与实测值的比较，验证了所采用计算模型及方法的合理性。

该电机温度场计算模型可以应用到其他同类电机定

子温度场的计算与分析。

在该温度场计算模型的基础上，分析比较了机壳散热翅高度的变化对电

机定子温度场的影响，研究了气隙温度对定子温度场的影响。

关键词：

感应电机；数值计算；有限元；温度场

中图分类号：

ＴＭ３０１

文献标识码：

Ａ

文章编号：

１００７—４４９Ｘ（２００６）０５一０４９２一０６

Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆ

ｓｔａｔｏｒ

ｔｈｅｒｍａｌ

ｆｉｅｌｄｉｎ

ａｎ

ｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅ

ＪＩＮＴｉｎｇ—ｃｈｕａｎｌ，ＬＩ

Ｗｅｉ～ｌｉ，ＬＩ

Ｓｈｏｕ—ｆａ３

（１．Ｔｉａｎｊｉｎ

ＡＬＳＴＯＭＨＹＤＲＯ

Ｃｏ．Ｌｔｄ，ＴｉａＩｌｊｉｎ

３００４００，Ｃｈｉｎａ；

２．Ｃｏｌｌｅｇｅｏｆ

Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＵｎｉｖ，ｏｆＳｃｉ．Ｔｅｃｈ．，Ｈａｒｂｉｎ１５００４０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：

Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｆｉｅｌｄｍｏｄｅｌｄｉｆｆｉｃｕｌｄｙｏｆｓｍａｌｌａｎｄｍｅｄｉｕｍ—ｓｉｚｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒｓｆｏｒｔｈｅｉｒｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｔｈｅ＂ｔｗｏ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ（２－Ｄ）ｓｔａｔｏｒｔｈｅｒｍａｌ

ｆｉｅｌｄｍｏｄｅｌｏｆ

ａ

ｓｍａｌｌ—ｓｉｚｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒｉＳｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ

ｍｅｔｈｏｄ（ＦＥＭ）．Ｔｈｅ

ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅ２－Ｄｓｔａｔｏｒ

ｔｈｅｒｍａｌｆｉｅｌｄｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ

ｓｏｍｅｔｈｅｒ—ｍａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ

ａｒｅ

ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅｓｔｅａｄｙｓｔａｔｏｒ

ｔｈｅｒｍａｌ

ｆｉｅｌｄｓｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｓ

ａｒｃ

ｃａｌｃｕｌａｔ—

ｅｄ：

ａｎｄｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅ

ｔｈｅｒｍａｌ

ｆｉｅｌｄｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｍｅｔｈｏｄ

ａｒｅ

ｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙ

ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍ

ａ

ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ

ｍｏｔｏｒ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｆｉｅｌｄｍｏｄｅｌ

ｃａｎ

ｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｓｔａｔｏｒ

ｔｈｅｒｍａｌ

ｆｉｅｌｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｏｔｈｅｒｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒｓｗｉｔｈｓｉｍｉｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｔｈｅｐｒｏ—

ｐｏｓｅｄ

ｔｈｅｒｍａｌ

ｆｉｅｌｄｍｏｄｅｌ，ｓｏｍｅｗｏｒｋｉｓｇｉｖｅｎ

ｔｏ

ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｔｏｔｈｅｈｅｉｇｈｔｏｆｔｈｅ

ｃｏｏｌｉｎｇｒｉｂｓ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅａｉｒ—ｇａｐｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

ｏｎ

ｔｈｅ

ｓｔａｔｏｒ

ｆｉｅｌｄｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：

ｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ＦＥＭ；ｔｈｅｒｍａｌｆｉｅｌｄ

１引言

拿蓑惹裂毳銎笛鬣嚣蒜蒺慧奏篙

中小型感应电机的各项技术指标中，电机的温

题。

传统的温度计算方法主要是热路法…，它是用

收稿日期：

２００６—０３—２３；修订日期：

２００６一０７一０３

作者简介：

靳廷船（１９８０一），男，硕士，主要从事电机电磁场理论和电机温度场理论的研究；

李伟力（１９６２一），男，博士、教授、博士生导师，从事特种电机的研制、理论分析以及大型电机综合物理场的研究工作；

李守法（１９８２一），男，硕士，主要从事电机故障诊断和电机温度场计算与分析。

万方数据

第５期

感应电机定子温度场的数值计算

４９３

平均温升来衡量电机的发热情况，因此不能确定各部分的温度分布情况，仅是一个非常粗糙的解。

Ａ卜ｍｏｒ和Ｃｈａｒｉ在１９７６年首次将有限元法用在计算大型汽轮发电机定子铁心的稳态温度场的分析中心Ｊ，此后电机温度场的数值计算方法主要集中于大中型感应电机口。

４１、特种电机”１和大型同步发电机上∞一７１，由于中小型电机热模型结构复杂、绕组难以处理和对流换热系数不易确定等因素，数值计算方法很少采用。

本文利用二维有限元方法，在相应的假设条件及等效条件下，计算了小型感应电机不同负载情况下定子的稳态温度场，分析了气隙温度和机壳表面散热翅的变化对定子温度分布的影响，得出一些有益的结论。

２定子二维温度场的数值计算

２．１基本方程

普通Ｙ系列中小型感应电机普遍采用全封闭自扇冷结构，电机内部无轴向通风冷却系统，各部分产生的热量主要通过定子铁心由机壳传递给周围的

空气，且转子旋转时电机内部空气随转子运动，热传

递过程复杂。

为简化分析，假设：

１）电机铁心沿轴向的温度梯度为零；２）机座的散热效果用散热翅散热近似体现；３）接线盒部位定子铁心外圆与静止空气接触部分为绝热面。

考虑实际安装尺寸，机壳和定子铁心之问加一层装配间隙，可用表示＂１为

ｆ＝（０．５＋３．Ｄｎ）×１０一’

（１）

式中Ｄｏ为定子铁心外径。

本文所采用的样机型号为Ｙ８０：

一２，额定功率为１．１ｋＷ，在上述条件下，可以取轴向的中心截面作为温度场的求解域，如图１所示。

图中Ｚ：

、Ｚ，为求解域的边界。

由于接线盒的存在，使接线盒区域风速基本为零，定子硅钢片可视为裸露在静止的空气中。

根据能量守恒原理和热传递的基本定律，求解域内二维温度场方程为

３’ｒ

Ｖ・（Ａ

Ｖ

ｒ）＋ｑｙ—ｐｃ导三＝０

（２）

ｄ７－

式中：

Ａ为材料的导热系数（Ｗ／（ｍ・℃））；Ｔ为各点的温度（℃）；ｇ，为热源密度（Ｗ／ｍ３）；Ｐ为材料的密度（ｋｇ／ｍ３）；ｃ为材料的比热（Ｊ／（ｋｇ・℃））；丁为时间（Ｓ）。

本文计算电机的稳态温度场，温度不随时间变

３叮１

化，所以｝＝０。

在直角坐标系中式（２）可以表示为

图１求解域

Ｆｉｇ．１

Ｓｏｌｕｔｉｏｎ

ｍｏｄｅｌ

Ａ。

粤＋Ａ，磐：

Ⅶ

（３）

ａ石

ｏｙ

式中，Ａ；、Ａ，分别为材料在戈、Ｙ方向的导热系数，本

文Ａ。

＝Ａ，。

式（３）为热传导方程，它是用微分方程的形式来表达各物理量在相邻空间的数值之间关系。

此方程必须在给出空间的边界条件时，才有定解，常见的边界条件表达式可以分为三类：

第一类边界条件是已知任何时刻物体边界的温度，即：

Ｔ

１。

，＝兀

（４）

式中２，为边界线，％为给定的温度值；

第二类边界是已知边界上的热流密度，即

Ａ嚣卜＿ｇｏ

（５）

式中ｆ：

为边界，ｑ。

为通过边界的热流密度（Ｗ／ｍ２），对于绝热边界条件，可令ｇ。

＝０，凡为边界上的法向；

第三类边界条件为边界周围流体的温度乃和散热系数ｄ已知，即：

一Ａ兰Ｉ＝嫂（Ｔ一０）

（６）

Ｏｆｔ，Ｉ

ｆ３

式中ｆ，为边界，理为求解域边界的散热系数（Ｗ／（ｍ２・℃）），０为周围介质的温度。

在电机求解域用到第二类和第三类边界条件，综合式（３）、（５）、（６），可得求解域内二维稳态温度场的边值问题为

击（Ａ。

面ＯＴ）＋喜（Ａ，等）＝一ｇｒ

Ａ乳…。

Ａ而ＯＴｂ＝一ａ（ｒ－ｒｅ）

（７）

由变分原理可知，方程（７）可写成如下的等价

变分方程

万方数据

４９４

电机与控制学报第１０卷

们）＝瓤【Ａ，（警）２ｕ（等）２】ａｓ一

上功ｙ棚＋扣上（ｒ一２ｒｓ）ｒｄＬ＝ｍｉｎ

丁＝∑Ｎｋ瓦

（９）

［募ａＪ＇二／；ａＴ≥。

］＝［ｋ蔓ｋ蔓曼］［ｉ］一［曼］＝

ａ厂／ａ巧ｆ：

Ｉ略

磅

‰ｆｆ乃Ｉ—Ｉ马Ｉ＝

Ｌ

ｊ

Ｌ耐

呵后一．｜ＬＬ＿ｊ

Ｌｐ。

ｊ

ｋ“＝咖（ｂ；＋ｃ：

）

ｂ＝空（碍＋弓）＋警尼。

＝①（６：

＋ｃ：

）＋警

ｋｏ．＝ｋ＝中（ｂｉｂｉ＋ｃ。

ｑ）

ｋ抽＝ｋ。

ｉ＝西（ｂｆ

ｂ。

＋ｃｉ

ｃ。

）

‰＝‰＝痧（ｂｊ

ｂ。

＋％）警

ｑｖＡ。

伽ｉ弓．ｑｖＡ。

ｐｉ。

丁，功。

ｐｍ２彳＋丁

其中：

多２去；△。

为三角形单元的面积；

Ⅱｉ

２了，一了ｍ’呵２Ｙｍ—Ｙｉ，ｏｍ２ｙｆ一乃’

ｂ。

＝省ｍ—ｘｊ，ｑ＝戈；一菇ｍ，ｂｍ＝勺一戈ｉ，

ｃｉ＝巧ｙｍ一戈ｍ”，ｃｊ＝菇ｍＹｉ—ｘｉＹｍ，

ｃｍ２瓮ｉ，ｉ—ｘｉ，ｔ。

（筏，Ｙｉ）、（菇。

，Ｙ。

）、（石ｆ，乃）为三角形单元各顶点的坐标。

当泛函．，达到极值，即ａ∥ａＴ＝０时，由上述推导和单元分析知：

坼Ｔ＝Ｆ

（１２）

式中：

ｒ为求解域内全部节点温度所形成的温度列

阵；坼为总体系数矩阵；Ｆ为总体右端列矢量。

再

将边界条件代入上式修改，最后求解修改后的方程组，即可得到各个节点的温度值。

２。

２热性能参数分析

一般中小型感应电机的定子绕组都采用圆形散线，线径细且各根导线在槽内排列不规则，实体建模极其困难。

为简化分析，可将槽内的铜线（不包括漆膜）等效地看作整个铜条；浸渍漆、槽绝缘和铜线

的漆膜近似看作绝缘层，等效之后的铜条位于槽的中心，四周与槽壁平行，浸渍漆和槽绝缘均匀的分布在铜条周围。

根据文［９］，各种绝缘材料的等效导热系数为

８

，

“

譬

Ａｑ＝∑６，／∑｝

（１３）

ｉ＝１

’

ｉ＝１’‘ｉ

式中：

Ａ。

为等效导热系数；盈（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）为各导

热体厚度；Ａｉ为各导热体的平均导热系数。

气隙中和机壳上的对流换热系数的确定可参阅文［９—１０］。

电机运行时，各部分产生的电磁损耗和机械损耗直接导致了电机温度的升高，这些损耗主要有铁

心损耗、绕组铜耗、机械损耗和杂散损耗等，参数可由相关分析和试验方法得到。

温度场计算时分别将电机各部分热密施加到电机的有限元求解模型中，作为温度场计算时的热源。

３计算结果及分析

以Ｙ８０：

一２电机为例，求解时在不同的部位施加相应的热密，机壳表面和定子内圆赋第三类边界条件，接线盒对应的定子区域施加第二类（ｑ。

＝０）边界条件。

其中定子内圆气隙温度可用热敏电阻测

得：

在经过特殊处理的槽楔上放置体积很小的热敏

电阻，不与槽楔接触，使其仅与定子内侧的空气接触，可测量出定子内圆气隙的温度，作为添加第三类边界条件时的环境温度。

测量电机内部温度的热敏电阻放置点如图２所示。

Ａ在定靠近槽口部位，Ｂ在槽楔和绝缘层中间，紧靠槽绝缘，Ａ、Ｂ均位于铁心的轴向中部。

图２测温点分布Ｆｉｇ．２

Ｍｅａｓｕｒｅｄ

ｐｏｉｎｔｓｏｆ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

３．１不同负载情况下定子温度场的计算

额定负载下，电机的稳态温度分布如图３所示（环境温度１７℃）。

４７％额定负载下，电机定子的温度分布如图４所示。

其中Ｍａｘ和Ｍｉｎ表示温度分布的最高点和最低点。

万方数据

第５期感应电机定子温度场的数值计算

４９５

图３额定负载时定子二维温度分布

Ｆｉｇ．３

Ｓｔａｔｏｒ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｔｒａｔｅｄｌｏａｄ

图４

４７％额定负载时定子二维温度分布

Ｆｉｇ．４

Ｓｔａｔｏｒ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｔ４７％ｏｆｒａｔｅｄｌｏａｄ

从上两图可以看出：

接线盒区域的绕组均比其他的部分偏高，与实际测量的结果一致。

其他几种负载情况下电机定子的温度分布趋势与图３和图４类似。

定子槽内温度的分布趋势如图５所示，其中温度最高的部分为等效铜条，整个区域几乎具有相同的温度，这是因为铜的导热系数较大，而且其本身也是热源；沿两侧绝缘层温度有明显的下降。

不同负载情况下，Ａ点与Ｂ点的计算值与测量值之间的的关系如表Ｉ所示。

表１不同负载情况下定子的温度场

Ｔａｂｌｅ１

Ｓｔａｔｏｒ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｉｎｇ

之间的误差较小，满足工程计算精确度。

采用有限元法计算中小型电机的定子温度场具有较高的准确性。

３．２气隙温度对电机定子温度的影响

电机运行时，定转子的各种损耗共同作用使气隙中的温度升高，因此定子温度场的准确分析与定子内圆空气温度的确定有很大的关系，不同负载下定子最高温度与定子内圆气隙温度的关系如图６～９所示。

ｐ、

越赠ｍ删

／最高值

／’

＼

／

．

＼／

／／

√

／／＼最低值／

／定子内圆气隙温度，℃

图６空载时定子最高温度与定子内圆气隙温度的关系

Ｆｉｇ．６

Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓｔａｔｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄ

ａｉｒｇａｐ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

ｎｅａｒ

ｔｈｅｓｔａｔｏｒａｔｎｏ－ｌｏａｄ

ｐ、

毯赠ｍ删

蚤离宿

．／１

＼，７

＼／一．‘

一ｊ，ｒ

－一一一一

／

．／

一／・７＼目ｆｍ＆

－／“‘”“

ｒ．

．．．．．

。

，图５．槽窒温竺２布。

．

警茎訾翥釜磊翥墨熹嚣窆鋈篝麓嚣茎妻

Ｆｉｇ．５

ｎｍｐｅ豫ｍ弛豳倒加舶ｎ村嘲‘盯３１０‘

花：

苫税爵磊爱羞圣孚二蓑磊基泛苁。

图苫‘。

。

９可以

从表１中可看出，Ａ点和Ｂ点的计算值和测量值

看出：

随着定子内表面气隙温度的增大，电机定子的

万方数据

４９６

电机与控制学报第１０卷

ｐ、

型赠

Ｈ＇

删

最Ｉ锃Ｉ倡

．／’

～●一一一、

厂

．、一ｒ

—，，

／１

－，，一

Ｉ—＿ｒ一，７＼一．．．

－—一ｒ

’最１或但

Ｉ．

定子内圆气隙温度／℃

图８

７０％负载时定子最高温度与定子内圆气隙温度的关系

Ｆｉｇ．８

Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓｔａｔｏｒ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄａｉｒｇａｐ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

ｎｅａｒ

ｔｈｅｓｔａｔｏｒａｔ

７０％ｏｆｒａｔｅｄｌｏａｄ

ｐ、

魁赠

怫

趔

最高值

．——一◆

＼

．∥—一

．ｙ。

最低值

／．．一—一－

－Ｉ一—Ｉ一一

●—Ｊｒ

定子内圆气隙温度／０Ｃ

图９额定负载定子最高温度与定子内圆气隙温度的关系

Ｆｉｇ．９

Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓｔａｔｏｒ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄａｉｒｇａｐ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

ｎｅａｒ

ｔｈｅｓｔａｔｏｒａｔｒａｔｅｄｌｏａｄ

最高温度和最低温度在数值上都有升高，最高温的升幅略大于最低温的升幅；当不同负载率下气隙温度都升高１４℃时，空载、４７％额定负载、７０％额定负载和额定负载下定子区域最高温度分别上升了１１．５０℃、１１．４９℃、１１．５０℃和１１．４０℃，定子温度随气隙温度呈线性变化。

气隙的温度对定子温度场有显著的影响，初始条件下定子内圆气隙温度的准确

分析是精确求解定子温度的关键因素之一。

３．３散热翅高度对定子温度的影响

在全封闭式电机中，机座上设有纵向的冷却翅，借助于端部风扇的旋转，使具有冷却作用的空气沿散热翅流动，逐步减速扩散，冷却机座表面，降低电机内部的温度。

热流的大小与机座散热表面的面积成比例，散热翅的高度对定子温度的影响如图１０～１３所示。

当散热翅高度变化时，机壳上的对流换热系数也随之变化。

从求解的结果知，改变散热翅的高度并没有改变电机内温度的分布趋势，即最高温度点和最低温度点的位置不变，只是随着散热翅高度的变化，电机的温度发生了一定的变化。

从图１０～１３可以看出：

各种负载率下，在相应的定子内圆气隙内温度不变的情况下，当散热翅的高度变低时，定子各点温度变大，各部分温度呈上升的趋势，与散

ｐ、

越赠

Ｈ’

删

ｐ、

越赠№删

～～．

／最高值

～、、＜

一’～—、．

＼、、。

～．最低值

、＼

／

～、≮＼

、＼．、

无散热翅ｌ，３翅高２／３翅高全翅高１．５倍翅高２倍翅高

散热翅高度

图１０空载时机座散热翅高度对定子温度的影响

Ｆｉｇ．１０

ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｏＨｎｇｒｉｂｓｈｅｉｇｈｔｏｎ

ｓｔａｔｏｒ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

ａｔｎｏ－ｌｏａｄ

～～‰、１

ｒ～＼．

最高值

～’＼

、、、。

，最低值

、’～／

＼、、，、

．＼、！

无散热翅ｌ／３翅高２／３翅高全翅高１．５倍翅高２倍翅高

散热翅高度

图１ｌ

４７％额定负载时机座散热翅高度对定子温度的影响

Ｆｉｇ．１１

ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｏＨｎｇｒｉｂｓｈｅｉｇｈｔ

ｏｎ

ｓｔａｔｏｒ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

ａｔ４７％ｏｆｎ０４０ａｄ

５８

５４

芝５０

嚣４６渔４２

３８

３４

ｋ、÷，ｊ

＼最高值

一—“～———～．

．

＿＼＼、

～“、～～－、．

／最低值

、’。

“、＜。

，一

～”＼，

无散热翅ｌ，３翅高２／３翅高全翅高１．５倍翅高２倍翅高

散热翅高度

图１２

７０％额定负载时机座散热翅高度对定子温度的影响

Ｆｉｇ．１２

Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｏｌｉｎｇｒｉｂｓ

ｈｅｉｇｈｔ

ｏｎｓｔａｔｏｒ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔ７０％ｏｆｎｏ－ｌｏａｄ

８０

７６７２

芝６８

赵６４

鲣

４８

－～．．

。

～、卜～

、最高值—～～’￣～

．

＾“＊、、。

＼～、

、、。

、

，最低值、≮，、。

、一＼－

．、’＼－、、、．．

弘

娩

∞勰拍抖

稻钳舵∞弛拍Ｍ亚如

万方数据

第５期感应电机定子温度场的数值计算参考文献：

［１］４９７热翅高度呈线性关系；空载时，在气隙温度不变的情况下，在无散热翅时定子最高温度比全翅高时定子最高温度升高了１．７７℃，升幅为５．７４％；定子最高杨国强．封闭式小型感应电机的等值热流图和温升计算方法［Ｊ］．中小型电机，１９７８，（４）：

１２—１９．温度在两倍散热翅高时比全翅高时降低了０．７７℃，降幅为２．５０％；４７％额定负载时，对应的升幅和降幅分别为５．２６％和３．９２％；７０％额定负载时，对应的升幅和降幅分别为６．４６％和４．４６％；额定负载时，对应的升幅和降幅分别为８．２５％和５．４６％。

从以上分析可知：

散热翅的高度对定子温度场有较大的影响，与标准散热翅高度相比，当散热翅高度降低时，定子温度上升明显，散热翅高度升高时，定子温度下降，下降的幅度有限。

合理的设计电机散热翅的高度，并从外观方面综合考虑，选择合适的散热翅高度，对电机的散热性能有一定的改善作用，从而提高电机的运行性能。

［２］ＡＲＭＯＲＡＦ，ＣＨＡＤＭＶＫ．Ｈｅａｔｆｌｏｗｉｎｔｈｅｓｔａｔｏｒｃｏｒｅｏｆｌａｒｇｅｅｌ－－ｔｕｒｂｉｎｅ—－ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｂｙｔｈｅ＂ｍｅｔｈｏｄｅｍｅｎｔｓ：

Ｐａｒｔｏｆｔｈｒｅｅ—－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｉｎｉｔｅｌ：

Ａｎａｌｙｓｉｓｉｎｂｙｓｃａｌａｒｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｏｒｍｕｌｍｉｏｎ：

ＰａｒｔＩＩ：

Ｔｅｍｐｅｒａｔｌｌｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｈｅｓｔａｔｏｒｉｒｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ，ＰＡＳ一９５，１９７６，（５）：

１６４８—１６６８．［３］李伟力，宋凯，付敏，等．用三维有限元法计算大中型感应电动机定子三维温度场［Ｊ］．黑龙江大学自然科学学报，１９９９，１６（２）：

３３—３６．［４］李伟力，付敏，周封，等．基于流体相似理论和三维有限元法计算大中型感应电动机的定子三维温度场［Ｊ］．中国电机工程学报，２０００，２０（５）：

１４—１７，２１．［５］黄东洙，沈稼丰，侯云鹏．高压防暴电机定子三维温度场的计算与分析［Ｊ］．防爆电机，２００２，（４）：

１１—１３．［６］栾茹，傅德平，唐龙尧．新型浸润式蒸发冷却电机定子三维温４结论通过对一台小型感应电机不同负载时定子稳态温度场的计算，以及气隙温度和散热翅高度对定子温度的影响的分析，得出如下结论：

１）在求解过程中做了适当的假设，可以把电机定子复杂的三维温度场问题简化为二维问题求解，减小了工作量，同时采用二维有限元数值计算方法计算电机绕组的温升，具有较高的计算精确度；２）随着定子内圆气隙温度的升高，定子各部分温度呈线性上升趋势；３）定子温度与散热翅高度是线性变化关系，散热翅的高度对定子温度有较大的影响。

［９］度场的研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００４，２４（８）：

２０５－２０９．［７］李伟力，侯云鹏，周封，等．大型水轮发电机定子股线导热的数值分析［Ｊ］．中国电机工程学报，２００１，２１（７）：

１１５—１１９．［８］黄国治，傅丰礼．Ｙ２系列三相感应电动机技术手册［Ｍ］．北京：

机械工业出版社，２００４．ＡＭ鲍里先科，Ｂｒ丹科．电机中的空气动力学与热传递［Ｍ］．魏书慈，邱建甫译．北京：

机械工业出版社，１９８５．［１０］ＸＹＰＴＥＲＡＳＪ，ＨＡＴＺＩＡＴＨＡＮＡＳＳＩＯＵＶ．Ｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｍａｃｈｉｎｅｔａｋｉｎｇｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｉｒｏｎｌｏｓｓｅｓａｎｄｔｈｅｄｅｅｐ—ｂａｒｅｆｆｅｃｔ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓＯｌｔＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，１９９９，１４（４）：

９９６—１００３．［１１］龚晓峰，刘长红，饶方权，等．特种感应电机转子温度场的计算［Ｊ］．大电机技术，２００４，（５）：

１３一１６．万方数据