温升与发热估算

温升与发热估算
温升与发热估算

(3)系统发热与温升估算

液压系统中的各种能量损失都将转化为热量,使系统工作温度升高,从而产生很多不利影响。系统中的热源主要来自液压泵、液压执行元件和一些阀口,管路的功率损失通常可以忽略不计。液压系统总的发热功率ΔP为

式中,P p、P e—分别为液压泵的输入功率和液压执行元件的有效功率。

由于管路的发热量与其散热量基本平衡,所以,液压系统的自然散热主要由油箱表面实现。因此,散热功率可以计算如下

式中,K—油箱的散热系数,见表9.14;

A—油箱的散热面积;

t1、t2—分别为工作介质温度和环境温度。

当系统的发热功率等于其散热功率时,系统达到热平衡。此时系统的温升为

表9.15给出一些设备的允许温升值。当上式的计算结果高出表中数值时,就要设法增大油箱散热面积或增设冷却装置。

油箱的散热面积A为

当油箱三个边的比例在1:1:1到1:2:3之间、液面高度为油箱高度的80%、且油箱通风良好时,油箱散热面积还可以估算如下:

式中,V—油箱的有效容积。

当系统需要设置冷却装置时,冷却器的散热面积A c为

式中,K c—冷却器的散热系数,由产品样本查出;

Δt m—平均温升,

t j1、t j2—工作介质的进、出口温度;

t w1、t w2—冷却水(或风)的进、出口温度。

变频控制电机发热的原因分析及其对策

变频控制电机发热的原因分析及其对策 近年来变频控制电机在井区使用更加广泛,电机发热问题总是困扰着使用方,下面我就《变频控制电机发热的原因分析及其对策》这一课题加以阐述: 一、变频控制电机发热的原因分析 1、高次谐波引起电机的效率和功率因数变差,电机损耗增加。变频装置用交-直-交控制,变频器输出的电压、电流波形均有高次谐波。由于普遍电机是按正弦波电源制造的,当有高次谐波流过电动机绕组时,铜损增大,并引起附加损耗,从而引起绕组发热。有资料表明,变频器传动与工频电源传动相比,电流约增加10%,温升约增加20%。 2、电机低速运转,散热能力变差使用变频调速后电机往往处于低于额定转速的运行状态,标准电机的冷却风扇装在转子轴上,所以在低频下运转的电机,因电机转速降低而使冷却效果大幅度下降。 3、电压变化率du/dt增高,电机故障率增加。目前市场上的变频器大部分是交-直-交变频器,其逆变部分是将直流电压转换为三相交流电压,通过控制六个桥臂的开关元件导通、关断来实现三相交流电压的输出。如常见的改变变频器输出电压的PWM方式,它虽与正弦波电压幅值等效,但实际上是由一系列矩形波组成,由于电机绕组匝间电压变化率du/dt很高,电机绕组的电压分布变得很不均匀,使绕组匝间短路的故障增加。从我维修变频控制电机的故障情况来看,几乎全是由匝间短路引起,由此可见,变频控制对电机的绝缘等级的要求更高。

4、电机发热除上述原因外,还由于电机长期运行在粉尘含量较高的环境中,未定期清扫,造成定转子风道堵塞,致使气流不畅,散热效果降低,尤其是夏季,环境温度高,电机工作温度大大增加,导致电机过热烧毁。 二、变频控制电机发热问题的相应对策: 1、合理选用变频控制电机,原电机如果工作频率达不到30Hz,在峰值电流不致引起过电流保护动作的情况下,可以极数更高的电机替代,尤其对于恒转矩负载要适当加大电机的功率等级与电机极数,以提高其带载能力;有条件的地方,应采用变频专用电机。 2、加强电机的计划检修,尤其在夏季来临前,要对定转子风道进行清扫,改善电机的散热条件。在夏季时应采用外加风机对电机强迫风冷。 3、将电子过热保护器的整定值调小,配外加热过载继电器,最好在电机绕组内配PTC热保护。 4、提高电机的绝缘材料等级,如在电机检修时,将B级绝缘提高为F级绝缘,以提高匝间绝缘性能及绕组的耐热能力,这样可从根本上解决变频控制电机使用寿命短的问题。 5、尽可能提高电机的运行频率。使用证明电机工作频率30Hz 以上时,基本可以解决变频电机的散热问题。 这是我工作多年来的对变频控制电机发热问题的维修技术总结,供大家参考。 旗四转徐东

电机温升

中小型电动机的温升 ——资料来自机械设计手册第三版并经整理 发热与温升:电动机在运行过程中有能量损耗,可分为固定损耗和可变损耗。固定损耗包括铁损和机械损耗,与负载大小无关,一般型电动机此项数值较小;可变损耗主要是铜损,是电机发热的主要热源,等于电流的平方乘以电阻。 损耗导致电机发热。 电机的温升:发热与散热达到平衡时电机温度与环境温度之差称为电动机的温升。若以Q 代表单位时间内电动机的发热量;A代表电动机与环境温度相差1度时,单位时间内电动机的散热量,则温升稳定值 ?T=Q/A 达到温升稳定值所需的时间:理论上达到温升绝对稳定的时间是无限长的,实际上只能达到基本稳定。所需要的时间与发热时间常数T有关。若以C代表电机的热容量,即电动机温度升高1度所需的热量,则 T=C/A (A的定义同上) T与电动机的构造和尺寸有关。小型电动机(中心高80~315属于小型)一般为0.5小时左右,大型电动机(中心高大于630mm属于大型)一般为3~4小时。电机的冷却时间常数为发热时间常数的2~3倍,采用强迫通风时,两者相等。 T并不就是温升的稳定时间。温升按指数规律随时间的增加而逐渐趋于稳定值。下表是根据公式计算出的温升与温升稳定值之比TB与时间的关系 表列数据可以用来估计温升稳定值和大致达到温升稳定值所需的时间。举例来说,如果某小型电动机的T=0.5小时,运行3xT=1.5小时的温升为35度,便可得到TB=0.95,则可以推算出温升稳定值为?T=35/0.95=36.84度。 电机的绝缘等级与允许温升:电机的绝缘等级决定于所采用的材料的耐热等级。若电机的主要部件采用不同耐热等级的绝缘材料,则其绝缘等级按绝缘材料的最低耐热等级考核。一般用途的中小型电机常选用较低耐热等级的绝缘材料,如E级,B级;有特殊要求的如高温环境,频繁启动的电机,则采用较高耐热等级的绝缘材料,但有时为了提高电机的使用寿命与可靠性,往往也采用较高耐热等级的绝缘材料,但其温升按较低等级考核。 电机的允许温升决定于:(1)电机的绝缘等级;(2)电机的使用环境(如海拔和环境温度等);(3)电机各绕组的冷却方法;(4)电机温升的测量方法。如果用温度计法测量温升,其温升限值(空气冷却)对于E级绝缘为65度;B级为70度;F级为85度;H 级为105度。 电动机铭牌标示的额定功率,应理解为,当电动机在额定条件下长期运行时,因发热而升高的温度恰好达到制造厂所规定的允许温升(即额定温升)数值。电动机的选择与使用,都以不超过额定温升为原则。 电机轴承的允许温升:对于滚动轴承为95度;滑动轴承为80度。 注:1. 以上温度均为摄氏度。 2. 以上内容,特别是数据仅供参考。控制数据以作业文件为准。

导致电机烧的原因

烧电机的原因总结起来都有哪些呢 电源问题or负载问题... ①电源电压过高,使铁芯发热大大增加;②电源电压过低,电动机又带额定负载运行,电流过大使绕组发热;③修理拆除绕组时,采用热拆法不当,烧伤铁芯;④定转子铁芯相擦; ⑤电动机过载或频繁起动;⑥笼型转子断条;⑦电动机缺相,两相运行;⑧重绕后定于绕组浸漆不充分;⑨环境温度高电动机表面污垢多,或通风道堵塞;⑩电动机风扇故障,通风不良;定子绕组故障(相间、匝间短路;定子绕组内部连接错误)。 2.故障排除:①降低电源电压(如调整供电变压器分接头),若是电机Y、Δ接法错误引起,则应改正接法;②提高电源电压或换粗供电导线;③检修铁芯,排除故障;④消除擦点(调整气隙或挫、车转子);⑤减载;按规定次数控制起动; ⑥检查并消除转子绕组故障;⑦恢复三相运行;⑧采用二次浸漆及真空浸漆工艺;⑨清洗电动机,改善环境温度,采用降温措施;⑩检查并修复风扇,必要时更换 这个原因很多。 1.电源问题 a.三相电源不对称

b.接法错误包括三角形接成星形,星形接成三角形 c.电压过高或过低 2.负载问题 过载; 负载被卡住 3.电机问题 线圈匝间短路 线圈断开 电机内有异物 定转子相擦 4.其它问题 轴承问题 油脂不好 通风有问题 楼上的比较全面。一般在用户使用过程中烧毁的电机主要原因是:过载、单相、缺相、匝间。 拆开电机后检查绕组线包,可以判断出烧毁的大致原因:1、过载机过载烧毁时,线包一般会全部烧黑。

2、单相、缺相烧毁一相线圈或两相线圈 3、匝间在线包或是线槽上会有铜线烧熔化后烧出来的洞和铜珠 另外轴承内盖配合不好或是轴承故障抱死轴烧坏电机的情 况也会有,这个可以直接看到。这个属于机械方面的故障 造成电动机过负荷的原因主要有: (1)电源电压低。当机械负载不变时,电源电压降低,就会造成电动机工作电流加大。由于电动机工作电流的增大,电动机的温度就会上升。当过负荷时间较长,电动机的温度就会超过允许温度而烧毁。实际工作表明:电动机的实际工作温度每超过允许温度8℃,其使用寿命就减少一半。 (2)频繁启动。异步电动机的启动电流为正常工作电流的5倍~7倍,如果电动机频繁启动,就会使电动机的温度上升。井下采区工作面输送机和采煤机容易出现这种过负荷现象。 (3)启动时间长。带负荷启动往往会造成启动时间长,电动机温度高的过负荷情况。例如,工作面输送机上堆满了煤,这时启动电机就会出现堵转、启动时间长的问题。 (4)机械卡堵。由于电动机轴承损坏,转子被卡,或电动机所拖动的负荷被卡等都会造成电动机过负荷。

变压器温升.pdf

1.变压器的温度与周围空气温度的差叫变压器的温升。 2.在变压器寿命上,引起绝缘老化的主要原因是温度。由于变压器内部热量传播不均匀, 故变压器各部位的温度差别很大,因此需要对变压器在额定负荷时,各部分温度的升高做出规定,这是变压器的允许温升。一般油浸变压器采用A级绝缘,最高允许温度105℃。 各部分允许温升为:线圈允许温升65℃。以A级绝缘105℃为基础,当环境温度为40℃时,105℃-40℃=65℃。由于变压器的温度一般比绕组低10℃,故变压器油的允许温升为55℃。为防止油的老化,上层油面的温升不得超过45℃。这样无论周围空气如何变化,只有温升不超过允许值,就能够保证变压器在规定的使用年限内安全运行。 3.变压器上层油温,变压器线圈温度要比上层油温高10℃。国标规定:变压器绕组的极限 工作温度为105℃;(即环境温度为40时℃),上层温度不得超过95℃,通常以监视温度(上层油温)设定在85℃及以下为宜。 变压器异常运行主要表现在:声音不正常,温度显著升高,油色变黑,油位升高或降低,变压器过负荷,冷却系统故障及三相负荷不对称等。当出现以上异常现象时,应按运行规程规定,采取措施将其消除,并将处理经过记录在异常记录簿上。. q0 Q3 }2 `/ P8 U 在正常负荷和正常冷却条件下,变压器上层油温较平时高出10℃以上,或变压器负荷不变而油温不断上升,则应认为变压器温度异常。变压器温度异常可能是下列原因造成的: 1)变压器内部故障。如绕组匝间短路或层间短路,绕组对围屏放电,内部引线接头发热,铁芯多点接地使涡流增大而过热等。这时变压器应停电检修 2)冷却装置运行不正常。如潜油泵停运,风扇损坏停转,散热器阀门未打开。此时,在变压器不停电状态下,可对冷却装置的部分缺陷进行处理,或按规程规定调整变压器负荷至相应值。 变压器的温升: 变压器的温度与周围空气温度的差叫变压器的温升。 回答这个问题要提到变压器的允许温升,它的规定和依据? 在变压器寿命上,引起绝缘老化的主要原因是温度。由于变压器内部热量传播不均匀,故变压器各部位的温度差别很大,因此需要对变压器在额定负荷时,各部分温度的升高做出规定,这是变压器的允许温升。一般油浸变压器采用A级绝缘,最高允许温度105℃。各部分允许温升为: 线圈允许温升65℃。以A级绝缘105℃为基础,当环境温度为40℃时,105℃-40℃=65℃。由于变压器的温度一般比绕组低10℃,故变压器油的允许温升为55℃。 为防止油的老化,上层油面的温升不得超过45℃。这样无论周围空气如何变化,只有温升不超过允许值,就能够保证变压器在规定的使用年限内安全运行。 一般变压器的主要绝缘是A级绝缘,规定最高使用温度为105度,变压器在运行中绕组的温度要比上层油温高10—15度。如果运行中的变压器上层油温总在80-90度左右,也就是绕组经常在95-105度左右。 如果变压器长时间在温度很高的情况下运行,会缩短内部绝缘纸板的寿命,使绝缘纸板变脆,容易发生破裂,失去应有的绝缘作用,造成击穿等事故;绕组绝缘严重老化,并加速绝缘油的劣化,影响使用寿命。所以能避免高温尽量避免,实在不行,时间也不宜太长。

电动机过热的原因及处理方法

电动机过热的原因及处理方法 根据多年来从事电动机维护与检修的经验,总结出电动机常见的过热原因及处理方法。 1、负荷过大。应减轻负荷或换大容量的电动机。 2、绕组局部短路或接地,轻时电动机局部过热,严重时绝缘烧坏,散发焦味甚至冒烟。应测量绕组各相的直流电阻,或寻找短路点,用兆欧表检查绕组是否接地。 3、电动机外部接线错误,有一下两种情况: (1)应当△接法误接成Y接法,以致空载时电流很小,轻载时虽然可带动负荷,但电流超过额定值,使电动机发热。 (2)应当Y接法误接成△接法以致空载时电流可能大于额定电流,使电动机温度迅速升高。 如属上述原因,可按正确方法更改接线。 4、电源电压波动太大,应将电源电压波动范围控制在-5~10%之间,否则要控制电动机的负荷。 5、大修后线圈匝数错误或某极、相、组接线错误,可通过测量电动机三相电流与铭牌或本身三相电流比较,发现问题予以解决。 6、大修后导线截面比原来截面小,要降低负荷或更换绕组。 7、定、转子铁芯错位严重,虽然空载电流三相平衡,但大于规定值,应校正铁芯位置并设法固定。 8、电动机绕组或接线一相断路,使电动机仅两相工作。应检查三相电流,并立即切除电源,找出断路点并重新结好。

9、鼠笼转子断条或存在缺陷,电动机运转1~2h,铁芯温度迅速上升,甚至超过绕组温度,重载或满载时,定子电流超过额定值。应查出故障点,重焊或更换转子。 10、绕线式电动机的转子绕组焊接点脱焊,或检查时焊接不良,致使转子过热,转速和转矩明显下降。可检查转子绕组的直流电阻和各焊接点,重新焊接。 11、电动机绕组受潮,或有灰尘、油污等附着在绕组上,以致绝缘降低,应测量电动机的绝缘电阻并进行清扫、干燥。 12、电动机在短时间内启动过于频繁。应限制启动次数,正确选用热保护。 13、定子、转子相碰,电动机发出金属撞击声,铁芯温度迅速上升,严重时电动机冒烟,甚至线圈烧毁。应拆开电动机,检查铁芯上是否有扫膛的痕迹,找出原因,进行处理。 14、环境温度太高,应改善通风、冷却条件或更换耐热等级更高的电动机。 15、通风系统发生故障,应检查风扇是否损坏,旋转方向是否正确,通风孔道是否堵塞。 电动机发热的原因可能还有其他方面,但是我们平时要严格按照操作规程正确使用电动机,正确维护电动机,使电动机表明清洁,电流不超过额定值,振动值在范围之内,运行声音正常,轴承正切维护等,电动机的使用寿命一定会延长的。

电动机温升的基本测量方法

电动机温升的基本测量方法 电力作业人员都知道,电力设备在运行做工的过程中不可避免的要产生热能,进而产生无功功率等,电动机的运行也不例外,其中电动机的温升是判断电动机是否正常运行的一个重要的参考指标,那么电动机的温升具体是怎么测量的呢? 一,电动机温度热量的产生。 一台电机中的温度分布和热量流通情况十分复杂。各种损耗形成不同的热风损耗转化为热量后,将流过不同的材料,由电机外表面散发至外面。 主要的热源来自电机内部,即来自电流流过导体时产生的铜损耗,以及在铁芯内当磁通变化时所产生的铁损耗。轴承摩擦所产生的热,仅为局部的热源,对绕组和铁芯的温升影响不大。在电机内部,各点的温度是不均匀的。在发热量大而散热不易之处,例如在电枢的槽的底部温度为最高。 当电机开始运转后,由于热量不断产生,各部分温度将继续增加,直到热量的产生和散发达到乎衡为止。 二,电动机散热的基本方式。 1,电机的热量向外发散时主要依靠对流作用,其次为幅射作用。 因为电机的底座和电机所接触的空气都为不良导热体,由传导作用传热主要在电机内部进行。辐射作用的有效表面仅为电机各部分的

外表面。 2,对流作用又可区分为自然对流和强制对流两种。 自然对流作用:是由于和散热面相接触的热空气的上升,且其所逸出的空间由周围的空气的填补; 强制对流作用:是由待备的通风器,例如附装在机轴上的风扇,在冷却表面上形成气流。 旋转着的电枢本身也起着带动气流的作用。限制温升的有效方法是增强散热作用。 三,电动机温升的基本测量方法。 由于电机各部分的发热和散热过程比较复杂,影响的因素很多,所以对温升的计算通常只作近似的估算,在设计电机时,常以经验数据为依据。 测定电机各部分温度的方法,主要有下列四种方法: 1、温度计测量法。 此法用温度计直接测定温度,最为简便。但用温度计仅能接触到电机各部分的表面,所测得的仅为表面温度。用温度计无法测出电机内部的最高温度。 2、电阻测量法。 此法只能用以测定绕组的平均温度。原理: 在电机运转以前,我们先测得绕组的冷态电阻r1,即当绕组温度等于冷却介质温度t1时的电阻。设电机运转以后绕组的湿度升高至t2,绕组的电阻便增加至r2。加温度用摄氏来量度,则对铜线绕组

变压器的温升计算

变压器的温升计算方法探讨 1 引言 我们提出工频变压器温升计算的问题,对高频变压器的温升计算也可以用来借鉴。工频变压器的计算方法很多人认为已趋成熟没有什么可讨论的,其实麻雀虽小五脏俱全,再成熟的东西也需要不断创新才有生命力。对于一个单位的工程技术人员来讲温升计算问题可能并不存在,温升本身来源于试验数据,企业本身有大量试验数据,温升问题垂手可得,拿来主义就可以了,在本企业来说绝对有效,离开了本企业也带不走那么多数据。但冷静的考虑一下,任何一个企业不可能生产全系列变压器,总会有相当多的系列不在你生产的范围内,遇到一些新问题,只能用打样与试验的方法去解决,小铁心不在话下,耗费的工时与材料都不多,大铁心耗费的铁心与线材就要考虑考虑了。老企业可以用这样简单的办法去解决,只不过多花费一些时间罢了,一个新企业或规模不大的企业,遇到这些问题要用打样与试验的方法去解决,就耗时比较多了,有时候会损失商机。进入软件时代,软件的编写者如不能掌握这一问题,软件的用户将会大大减少。下面就温升的计算公式进行探讨,本文仅提出一个轮廓,供大家参考。 2 热阻法 热阻法基于温升与损耗成正比,不同磁心型号热阻不同,热阻法计算温升比较准确,因其本身由试验得来,磁心又是固定不变的,热阻数据由大型磁心生产厂商提供。有了厂家提供的热阻数据,简单、实用何乐而不为。高频变压器可采用这一方法。而铁心片供应商不能提供热阻这一类数据,因此低频变压器设计者很难采用。热阻法的具体计算公式如下: 式中, 温升ΔT(℃) 变压器热阻Rth(℃/w) 变压器铜损PW(w) 变压器铁损PC(w) 3 热容量法 源于早期的灌封变压器,由于开放式变压器的出现这种计算方法已被人遗忘,可以说是在考古中发现。这种计算方法的特点是把变压器看成是一个密封的元件,既无热的传导,也无热的辐射,更无热的对流,热量全部靠变压器的铁心、导线、

电动机发热过载的原因

电动机发热过载的原因 电动机在正常运行情况下,就是负载转矩在额定转矩以下情况时,电动机总能维持负载转矩与电机输出转矩的平衡,并且保持转速变化很小,但当负载转矩过大,超过额定转矩时,电动机仍然要维持转矩平衡,只有降低转速,继续提高转矩,(如果转矩超过最大负载转矩电机将堵转)转矩的继续提高,必然导致定子电流的升高,从而导致定子绕组发热增加,如果持续大过载,会造成电动机烧毁. 电机会发热的原因是由21种原因造成:1、室温过高 2、散热不良3、过载 4、过压欠压或电压不平衡 5、频繁起停或频繁正反转 6、缺相 7、风扇坏或进出风口堵 8、轴承缺油 9、机械卡住堵转 10、负载转动惯量过大启动时间过长 11、匝间短路 12、新电机内部接线有误 13、星三角接线有误 14、星三角或自偶降压启动负载重启动时间长或因故障未正常转换 15、电机受潮 16、鼠笼式异步电机转子断条 17、绕线式异步电机转子绕组断线或电阻不平衡 18、转子扫膛19、电源谐波过大,例如附近有大型整流设备,高频设备等 20、多次维修的电机铁心磁通减小 21、有些电机绕线工艺差 电机发热故障原因分析方法: 在分析电机发热故障时,用非接触式的红外线温度计,或万用表的温度测量挡位(带温度测量的万用表),测量电机端盖的温度超过

环境温度25℃以上时,表明电机的温升已经超出了正常范围,一般电机的温升应在20℃以下。电机发热的直接原因是由于电流大引起的。电机电流I,电机的输入电动势E1,电机旋转的感生电动势(又叫反电动势)E2,与电机线圈电阻R之间的关系是:I=(E1-E2)÷R,I增大,说明R变小或E2减小了。R变小一般是线圈短路或开路引起的。E2减小一般是磁钢退磁引起的或者是线圈短路、开路引起的。在电动车的整车的维修实践中,处理电机发热故障的方法,一般是更换电机。

干式变压器绕组温升计算方法分析

干式变压器绕组温升计算方法分析 傅华强 2003 1发热与散热的平衡—绕组的稳定温升 绕组上的损耗功率是绕组温升的热源,这是比较好算的.而绕组的散热则是一个比较复杂的问题.在绕组内部热量通过传导的方式传到绕组的表面,在表面则通过对流和幅射的方式传到外界环境中去.当绕组的发热与散热达到平衡时,就是绕组的稳定温升。 绕组的散热是一个复杂过程。影响绕组散热的主要因素:绕组温度;绝缘层厚;绕组外包绝缘厚:绕组外包绝缘材料的散热性能;散热气道的宽度和长度;气流速度;铁芯和相邻绕组散热的影响等。因而绕组温升计算随其所用绝缘材料和结构的不同而不同。 2 绕组温升计算的数学模型 绕组的稳定温升一般用一个简化的公式进行计算,不同的结构和绝缘材料的绕组所用系数是不同的。公式运用的温度范围也是有限定的。如: τ= K Q X Q = W/S S=∑ αi S i 式中:τ—绕组温升; K—系数; X—与散热效果有关的系数,散热越好X的值越小; Q— 绕组的单位热负荷 W/m2 W—参考温度下的绕组损耗功率 W S— 等效散热面 m2 S i— 绕组散热面 m2 αi— 散热系数 2.1 不同结构型式的变压器所用的计算公式是不同的。 2.2 干式变压器的散热主要是对流和幅射完成的,非包封变压器的传导温升

所占比例很小,因而有些计算公式将层绝缘与外绝缘造成的传导引起的温升计算省略了,有些公式还要加上传导引起的温升,如西欧树脂绝缘干式变压器的计算公式。 2.3 黑体面的热量幅射与绝对温度的4次方成比例的,在一个不大的温度段,对流和幅射对散热的综合影响造成的温升式中系数X—与散热效果有关的系数,散热越好X的值越小.如油浸变压器层式绕组温升X值取0.8,而强迫油循环时X取0.7,饼式绕组X取0.6。一般干式变压器X值取0.8,当温升在80K 左右时,由于温度高时散热效率高,在一些计算公式中X取0.75,因而当温升在100—125K时,X的取值应该再小些。 2.4 当温升范围较大时,用一个计算公式会首尾不能兼顾,需要用两个以上的公式,它们的X值不同,即斜率不同。实际上是由几条直线组成的近似曲线。 2.5 绕组的单位热负荷Q 是指在无遮盖的单位散热面上的功率(W/m2),有气道的散热面,则要确定气道的散热系数。 2.6如果计算所得温升离参考温度很远,由于计算所用绕组损耗功率离实际功率差得太大而误差很大,则应调整计算绕组损耗功率所用的参考温度。 3 确定数学模型的工厂方法 最实用的确定数学模型的方法是通过典型变压器的温升试验。无气道绕组的温升是最基本的,如绕在厚绝缘筒上的外线圈。线圈外部的面积大小就是有效散热面,先算出热负荷Q值,由试验所得温升与Q值在双对数座标纸上打点,最少要有3个试验数据,即可在对数坐标纸上连成一条合理的直线,从这条直线上确定公式的两个系数K和X。 τ= K Q X τ1 K = ———— Q1 X Lgτ2 - Lgτ1Lgτ2/τ1 X =———————— = ———— Lg Q2 - Lg Q1Lg Q2/Q1 式中:

三相异步电机发热原因剖析

电动机发热原因及分析 1. 电机定、转子之间气隙很小,容易导致定、转子之间相碰 在中、小型电机中,气隙一般为0.2mm~1.5mm。气隙大时,要求励磁电流大,从而影响电机的功率因数;气隙太小,转子有可能发生摩擦或碰撞。一般由于轴承严重超差及端盖内孔磨损变形,使机座、端盖、转子三者不同轴心引起扫膛,很容易使电机发热甚至烧毁。如发现轴承磨损应及时更换,对端盖进行更换或刷镀处理,比较简单的处理方法是给端盖镶套。 2. 电机的不正常振动或噪音容易引起电机的发热 这种情况属于电机本身引起的振动,多数是由于转子动平衡不好,以及轴承不良、转轴弯曲,端盖、机座、转子不同轴心,紧固件松动或电机安装地基不平、安装不到位造成的,也可能是机械端传递过来的,应针对具体情况排除。 振动会产生噪声,还会产生额外负荷。 3. 轴承工作不正常,必定造成电机发热轴承工作是否正常可凭听觉及温度经验来判断。可用手或温度计检测轴承端判断其温度是否在正常范围内;也可用听棒(铜棒)接触轴承盒,若听到冲击声,就表示可能有一只或几只滚珠轧碎,如果听到有咝咝声,那就是表示轴承的润滑油不足,电机应在运行3,000小时~5,000小时左右换一次润滑脂。 4. 电源电压偏高,励磁电流增大,电机会过度发热

过高的电压会危及电机的绝缘,使其有被击穿的危险。电源电压过低时,电磁转矩就会大大降低,如果负载转距没有减小,转子转数过低,这时转差率增大会造成电机过载而发热,长时间过载会影响电机的寿命。当三相电压不对称时,即一相电压偏高或偏低时,会导致某相电流过大,电机发热,同时转距减小会发出“嗡嗡”声,时间长了会损坏绕组。 总之,无论电压过高、过低或三相电压不对称都会使电流增加,电机发热而损坏电机。因此按照国家标准,电机电源电压的变化应不超出额定值的±5%,电机输出功率可保持额定值。电机电源电压不允许超过额定值的±10%,三相电源电压之间的差值不应超出额定值的±5%。我公司曾发生过因为网络电压偏底,所有经变频的电机都无法启动或不能连续开机的情况。 5. 绕组短路,匝间短路,相间短路和绕组断路 绕组中相邻两条导线之间的绝缘损坏后,使两导体相碰,称为绕组短路。发生在同一绕组中的绕组短路称为匝间短路。发生在两相绕组之间的绕组短路称为相间短路。不论是那一种,都会使某一相或两相电流增加,引起局部发热,使绝缘老化损坏电机。绕组断路是指电机的定子或转子绕组碰断或烧断造成的故障。不论是绕组短路或断路都可能引起电机发热甚至烧毁。因此,发生这种情况后必须立即停机处理。 6. 物料泄露进入电机内部,使电机的绝缘降低,从而使电机的允许温升降低

温度与温升

温升就是电机温度比周围环境温度高出的数值. 电机温度与温升的概念及测量和计算 收藏此信息打印该信息添加:用户发布来源:未知 电机绕组、轴承及其它部件,只有低于其最高允许工作温度下使用,才能保证其经济使用寿命和运行可靠性。《电气时代》2001年第2期刊登的《温度与温升》值得学习和深思。笔者愿借题再探讨有关认识。 电机的发热避免不了的想到了发热程度,涉及到电机发热程度的理论认识是:温升,温升限度、绝缘材料、绝缘结构,耐热等级等。因此,要认识和理解上面几个名词的含义,才能更好地注意和修正电机的发热程序。 1.温升电机温升温升限度 (1)某一点的温度与参考(或基准)温度之差称温升。也可以称某一点温度与参考温度之差。 (2)什么叫电机温升。电机某部件与周围介质温度之差,称电机该部件的温升。 (3)什么叫电机的温升限度。电机在额定负载下长期运行达到热稳定状态时,电机各部件温升的允许极限,称温升限度。电机温升限度,在国家标准GB755-65中作了明确规定,如附表所示。 在电机中一般都采用温升作为衡量电机发热标志,因为电机的功率是与一定温升相对应的。因此,只有确定了温升限度才能使电机的额定功率获得确切的意义。 2.绝缘材料绝缘结构耐热等级 (1)什么叫绝缘材料。用来使器件在电气上绝缘的材料称绝缘材料。 (2)什么叫绝缘结构。一种或几种绝缘材料的组合称绝缘结构。 (3)什么叫耐热等级。表示绝缘结构的最高允许工作温度,并在这样的温度下它能在预定的使用期内维持其性能,在允许的范围内及其所分的等级耐热等级。耐热等级分为Y级9

0℃、A级10℃、E级120℃、B级130℃、F级155℃、H级180℃和H级以上共七个等级。 从上所述,电机中不同耐热等级的绝缘材料有着不同的最高允许工作温度。所谓最高允许工作温度是指:在此温度下长期使用时,绝缘材料的物理、机械、化学和电气性能不发生显著恶性变化,如超过此温度,则绝缘材料的性能发生质变,或引起快速老化。因此,绝缘材料最高允许工作温度是根据它经济使用寿命确定的。从附表中可以看到,温升限度基本上取决于绝缘材料的等级,但也和温度的测量方法、被测部的传热和散热条件有关,取决于绝缘材料的最高允许工作温度。当周围冷却介质(例如空气)的最高温度确定后,就可根据绝缘材料的最高允许工作温度规定电机部件的温升限度。根据统计我国各地的绝对最高温度一般在35~40℃之间,因此在标准中规定+40℃作为冷却介质的最高标准。 3.温度的测量 (1)冷却介质温度测量。所谓冷却介质是指能够直接或间接地把定子和转子绕组、铁心以及轴承的热量带走的物质;如空气、水和油类等。靠周围空气来冷却的电机,冷却空气的温度(一般指环境温度)可用放置在冷却空气进放电机途径中的几只膨胀式温度计(不少于2只)测量。温度计球部所处的位置,离电机1~2m,并不受外来辐射热及气流的影响。温度计宜选用分度为0.2℃或0.5℃、量程为0~50℃为适宜。 (2)绕组温度的测量。电阻法是测定绕组温升公认的标准方法。1000kW以下的交流电机几乎都只用电阻法来测量。电阻法是利用电动机的绕组在发热时电阻的变化,来测量绕组的温度,具体方法是利用绕组的直流电阻,在温度升高后电阻值相应增大的关系来确定绕组的温度,其测得是绕组温度的平均值。冷态时的电阻(电机运行前测得的电阻)和热态时的电阻(运行后测得的电阻)必须在电机同一出线端测得。绕组冷态时的温度在一般情况下,可以认为与电机周围环境温度相等。这样就可以计算出绕组在热态的温度了。

变压器的温升计算公式

变压器的温升计算公式 1 引言 工频变压器的计算方法很多人认为已趋成熟没有什么可讨论的,对于一个单位的工程技术人员来讲温升计算问题可能并不存在,温升本身来源于试验数据,企业本身有大量试验数据,温升问题垂手可得。下面就温升的计算公式进行探讨,本文仅提出一个轮廓,供大家参考。 2 热阻法 热阻法基于温升与损耗成正比,不同磁心型号热阻不同,热阻法计算温升比较准确,因其本身由试验得来,磁心又是固定不变的,热阻数据由大型磁心生产厂商提供。有了厂家提供的热阻数据,简单、实用何乐而不为。高频变压器可采用这一方法。而铁心片供应商不能提供热阻这一类数据,因此低频变压器设计者很难采用。热阻法的具体计算公式如下: 式中, 温升ΔT(℃) 变压器热阻Rth(℃/w) 变压器铜损PW(w) 变压器铁损PC(w) 3 热容量法 源于早期的灌封变压器,由于开放式变压器的出现这种计算方法已被人遗忘,可以说是在考古中发现。这种计算方法的特点是把变压器看成是一个密封的元件,既无热的传导,也无热的辐射,更无热的对流,热量全部靠变压器的铁心、导线、绝缘材料消耗掉。这样引出一个热容量(比热)的概念,就可以利用古人留给我们的比热的试验数据,准确的计算出变压器的温升来。不是所有的变压器都可以利用这一计算公式,唯独只有带塑料外壳的适配器可采用这一方法,这种计算方法准确度犹如瓮中捉鳖十拿九稳。 若适配器开有百叶窗,那就有一部份热量通过对流散发出去,如不存在强迫对流,百叶窗对温升的影响只在百分之三左右。上一代的变压器设计工作者对这一计算方法很熟悉,现在的变压器设计工作者根据此线索,进行考古也会有收获。热容量法的计算模式如下: 式中,温升ΔT(℃)

三相异步电机发热的原因和解决措施

三相异步电机作为人们生产和生活中不可缺少的重要的动力提供者,在使用的过程中有些三相异步电机会出现发热很严重的现象,但是很多时候不知道怎么去解决,更加严重的是不知道是什么原因导致的电机发热,这应该是在电机的使用过程中最先掌握的,下面我们一起来了解一下电动机发热很严重常见的八大原因。 1、三相异步电机定、转子之间气隙很小,容易导致定、转子之间相碰。在中、小型三相异步电机中,气隙一般为0.2mm~1.5mm。气隙大时,要求励磁电流大,从而影响电机的功率因数;气隙太小,转子有可能发生摩擦或碰撞。一般由于轴承严重超差及端盖内孔磨损变形,使机座、端盖、转子三者不同轴心引起扫膛,很容易使电机发热甚至烧毁。如发现轴承磨损应及时更换,对端盖进行更换或刷镀处理,比较简单的处理方法是给端盖镶套。 2、电机的不正常振动或噪音容易引起电机的发热。这种情况属于电机本身引起的振动,多数是由于转子动平衡不好,以及轴承不良、转轴弯曲,端盖、机座、转子不同轴心,紧固件松动或电机安装地基不平、安装不到位造成的,也可能是机械端传递过来,应针对具体情况排除。 3. 轴承工作不正常,必定造成电机发热轴承工作是否正常可凭听觉及温度经验来判断。可用手或温度计检测轴承端判断其温度是否在正常范围内;也可用听棒(铜棒)接触轴承盒,若听到冲击声,就表示可能有一只或几只滚珠轧碎,如果听到有咝咝声,那就是表示轴承的润滑油不足,电机应在运行3,000小时~5,000小时左右换一次润滑脂。

4. 电源电压偏高,励磁电流增大,电机会过度发热。过高电压会危及电机绝缘,使其有被击穿的危险。电源电压过低时,电磁转矩就会降低,如果负载转距没有减小,转子转数过低,这时转差率增大会造成电机过载而发热,长时间过载会影响电机的寿命。当三相电压不对称时,即一相电压偏高或偏低时,会导致某相电流过大,电机发热,同时转距减小会发出“嗡嗡”声,时间长了会损坏绕组。总之,无论电压过高、过低或电压不对称都会使电流增加,电机发热而损坏电机。因此按照国家标准,电机电源电压的变化应不超出额定值的±5%,电机输出功率可保持额定值。电机电源电压不允许超过额定值的±10%,三相电源电压之间的差值不应超出额定值的±5%。 5. 绕组短路,匝间短路,相间短路和绕组断路。绕组中相邻两条导线之间的绝缘损坏后,使两导体相碰,称为绕组短路。发生在同一绕组中的绕组短路称为匝间短路。发生在两相绕组之间的绕组短路称为相间短路。不论是那一种,都会使某一相或两相电流增加,引起局部发热,使绝缘老化损坏电机。绕组断路是指电机的定子或转子绕组碰断或烧断造成的故障。不论是绕组短路或断路都可能引起电机发热甚至烧毁。因此,发生这种情况后必须立即停机处理。 6. 物料泄露进入电机内部,使电机绝缘降低,从而使电机允许温升降低。固体物料或粉尘从接线盒处进入电机内部,则会到达电机定子、转子的气隙之间,造成电机扫膛,直到磨坏电机绕组绝缘,使电机损坏或报废。如果液体和气体介质泄漏进入电机内部,将会直接造成电机绝缘下降而跳闸。一般液体和气体泄漏有以下几种表现形式:

电动机的绝缘等级及允许温升

电动机的绝缘等级及允许温升 电动机的导线及槽内都要用绝缘材料,槽内所采用的绝缘材料有纸、布、绸、玻璃纤维、石棉、云母等,导线绝缘也有绝缘漆、树脂漆、环氧漆、纱包、丝包、漆包等方式,按电动机的功率大小、使用环境条件、环境温度等因素而定,具体分六级,见表1。 表1 电动机的绝缘等级及允许温升 对中小功率的电动机,绕组内(即槽内)不埋温度测量元件,所以无法得知较真实的温度值,只能从电动机外壳的温度高低来判别,这比槽内的温度要低20~30℃,日常判别电动机的温度也只能如此,具体可用棒形酒精温度计或水银温度计、表面电子测温仪、红外辐射测量仪。允许温升的计算方法为 允许温升=允许最高温度-内外温差-环境温度 例如,用A级绝缘材料时 允许温升=[105-(20~30)-35]℃=(40~50)℃ 这时外壳测得的温度应是[(40~50)+35]℃=(75~85)℃ 电动机的温升高低与电动机的负载大小、环境温度高低、通风量的大小、实际转速高低(尤其是变频调速f<50Hz 运行时要注意)和电动机的质量好坏有直接关系,但不能超过允许最高温度,否则会加速绝缘材料的老化,甚至冒烟、烧毁。所以在电动机运行中要经常测量,观察电动机的外壳温度的变化,切不可马虎大意。 电机绕组温度与温升的国家规定允许标准

大家都知道衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”来衡量的,当“温升”突然增大或超过最高工作温度时,说明电机已发生故障。下面就一些基本概念给出基本说明。 1 绝缘材料的绝缘等级 绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C7个等级,其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。 所谓绝缘材料的极限工作温度,系指电机在设计预期寿命内,运行时绕组绝缘中最热点的温度。根据经验,A级材料在105℃、B级材料在130℃的情况下寿命可达10年,但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值,因此一般寿命在15~20年。如果运行温度长期超过材料的极限工作温度,则绝缘的老化加剧,寿命大大缩短。所以电机在运行中,温度是影响绕组使用寿命的主要因素之一。 2 温升 温升是电机与环境的温度差,是由电机发热引起的。运行中的电机铁芯处在交变磁场中会产生铁损,绕组通电后会产生铜损,还有其它杂散损耗等。这些都会使电机温度升高。另一方面电机也会散热。当发热与散热相等时即达到平衡状态,温度不再上升而稳定在一个水平上。当发热增加或散热减少时就会破坏平

变压器绕组温度场的二维数值计算

变压器绕组温度场的二维数值计算 2D N um erical Calcu lati on of T em peratu re F ield of W inding in T ran sfo r m er 傅晨钊,汲胜昌,王世山,李彦明 (西安交通大学电气工程学院,西安710049) 摘 要 分析变压器绕组的热源和散热条件,应用传热学和流体力学的原理建立其温度场和绝缘油流场的有限元方程,并确定了边界条件。得到绕组温度场和绝缘油流场的分布,并与实测温度值进行了比较,误差均在1K范围内,证明了此方法的正确性。 Abstract T h is paper analyzed the heat sources and the ther m al dispersi on conditi ons of transfo r m er w inding.T he finite elem ent equati ons of temperature field and flow field w ere built by ther modynam ics and hydrodynam ics p rinci p le. A t the sam e ti m e,boundary conditi ons w ere confir m ed. T he temperature distributi on and flow distributi on w ere giv2 en by so lving the equati ons.T he comparison betw een the calculated results and m easured results show s the agree2 m ent:T he difference w as less than1K.It w as verified that the temperature distributi on and flow distributi on could be so lved by th is m ethod. 关键词 变压器 绕组 温度场 有限元 Key words transfo r m er w inding temperature field fi2 nite elem ent 中图分类号 TM83 文献标识码 A 0 前 言 变压器绕组温升的分析和计算对产品的研制开发和运行维护十分重要。传统的平均温升概念不能全面准确反映绕组的真实状况。本文应用传热学和流体力学的原理建立绕组温度场和绝缘油流场的有限元方程,通过数值计算求出各点的温度和绝缘油流动的状况,得到整个变压器绕组的温度场分布。 1 变压器绕组的热源和散热分析 111 变压器绕组的热源 为集中研究绕组的温度场分布,制作的小型变压器绕组实体模型中无铁心,长方环氧箱体。变压器绕组的热源主要是绕组的电阻和绕组内部的涡流损耗,其表达式为: P=P R+P WL=I2R+P W L 其中,I、R、P WL分别为变压器绕组的电流、电阻和涡流损耗。计算中,单位热源q=P V,P为测量得到的有功损耗;V为绕组体积。 112 变压器绕组的散热分析 变压器绕组的散热主要是对流换热,包括箱壁外侧与外界空气的自然对流散热和油流与箱壁内侧和绕组的强制对流散热。 对流散热主要取决于两者之间的温差、对流换热系数和换热面积。由于箱壁的几何形状比较规则,自然对流换热系数Α1采用均值对计算结果影响不大。Α1由下式得到[1]: Α1=C(Κ H)(G r m P r)n, 其中,H为箱壁高度;G r m为葛拉晓夫数;P r为普朗特数;C和n为常数;Κ为空气导热系数。 由于受许多因素的影响,如油的物理特性、绕组的生热率和几何形状、各绕组的空间位置、边界条件和油的流动方式等,油流与绕组的强制对流散热相对复杂一些,其中各绕组的空间位置决定了它们和油之间的Α1相差很大,不能用均值近似。油的流动方式决定了换热的效果,可分为层流和湍流,两者流动状态和换热效果相差较大,须通过雷诺数R e判断: R e=ΘΤL c Λ, 其中,Θ为流体密度;Τ为流体流速;L c为特征尺寸;Λ为流体绝对粘度。当R e<2300时,流动方式为层流;超过时为湍流。 由此可知,必须将变压器绕组温度场和绝缘油流场问题联立,方可得到理想结果。 2 求解的微分方程和边界条件 首先进行4点假设: 1)稳态:当发热与散热达到热平衡时,绕组及油的温、速度分布不随时间变化; 2)常数:油的物理特性,如动力粘度、密度、比热恒定不可压缩; 3)绕组的发热是唯一热源,且单位时间单位体积发热量为常数,传热系数均匀; 4)外界空气温度恒定:油的流动和散热,其温度场和速度场受质量、动量和能量传递的共同支配,由下列方程组描述[2~3]: a1连续性方程 5u 5x+5Τ 5y=0, b1x方向的动量微分方程  Θ(u 5u 5x+Τ 5u 5y)=F x- 5p 5x+Λ( 52u 5x2+ 52u 5y2), c1y方向的动量微分方程  Θ(u 5Τ 5x+Τ 5Τ 5y)=F y- 5p 5y+Λ( 52Τ 5x2+ 52Τ 5y2), 1能量微分方程 ? 1 ? M ay.2002 H IGH VOL TA GE EN G I N EER I N G V o l.28N o.5

油浸电力变压器温升计算设计手册

设计手册 油浸电力变压器温升计算

目 录 1 概述 第 1 页 热的传导过程 第 1 页 温升限值 第 2 页 1.2.1 连续额定容量下的正常温升限值 第 2 页 1.2.2 在特殊使用条件下对温升修正的要求 第 2 页 1.2.2.1 正常使用条件 第 2 页 1.2.2.2 安装场所的特殊环境温度下对温升的修正 第 2 页 1.2.2.3 安装场所为高海拔时对温升的修正 第 3 页 2 层式绕组的温差计算 第 3 页 层式绕组的散热面(S q c )计算 第 3 页 层式绕组的热负载(q q c )计算 第 3 页 层式绕组的温差(τq c )计算 第 4 页 层式绕组的温升(θqc )计算 第 4 页 3 饼式绕组的温升计算 第 4 页 饼式绕组的散热面(S q b )计算 第 4 页 3.1.1 饼式绕组的轴向散热面(S q bz )计算 第 4 页 3.1.2 饼式绕组的横向散热面(S q b h )计算 第 5 页 饼式绕组的热负载(q q b )计算 第 5 页 饼式绕组的温差(τq b )计算 第 5 页 3.3.1 高功能饼式绕组的温差(τq g )计算 第 5 页 3.3.2 普通饼式绕组的温差(τq b )计算 第 6 页 饼式绕组的温升(θq b )计算 第 7 页 4 油温升计算 第 8 页 箱壁几何面积(S b )计算 第 8 页 箱盖几何面积(S g )计算 第 9 页 版 次 日 期 签 字 旧底图总号 底图总号 日期 签字 油 浸 电 力 变 压 器 温 升 计 算 共 页 第 页 02 01

油箱有效散热面(S yx )计算 第 9 页 4.3.1 平滑油箱有效散热面(S yx )计算 第 9 页 4.3.2 管式油箱有效散热面(S yx )计算 第10 页 4.3.3 管式散热器油箱有效散热面(S yx )计算 第12 页 4.3.4 片式散热器油箱有效散热面(S yx )计算 第14 页 目 录 油平均温升计算 第19 页 4.4.1 油箱的热负载(q yx )计算 第19 页 4.4.2 油平均温升(θy )计算 第19 页 顶层油温升计算 第19 页 5 强油冷却饼式绕组的温升计算 第21 页 强油导向冷却方式的特点 第21 页 5.1.1 线饼温度分布 第21 页 5.1.2 横向油道高度的影响 第21 页 5.1.3 纵向油道宽度的影响 第21 页 5.1.4 线饼数的影响 第21 页 5.1.5 挡油隔板漏油的影响 第21 页 5.1.6 流量的影响 第21 页 强油冷却饼式绕组的热负载(q q p )计算 第22 页 强油冷却饼式绕组的温差(τq p )计算 第23 页 强油冷却饼式绕组的温升(θq p )计算 第23 页 强油风冷变压器本体的油阻力(ΔH T )计算 第23 页 5.5.1 油管路的油阻力(ΔH g )计算 第23 页 5.5.1.1 油管路的摩擦油阻力(ΔH M )计算 第23 页 5.5.1.2 油管路特殊部位的形状油阻力(ΔH X )计算 第24 页 5.5.1.3 油管路的油阻力(ΔH g )计算 第25 页 5.5.2 线圈内部的油阻力(ΔH q )确定 第26 页 5.5.2.1 线圈内部的摩擦油阻力(ΔH q m )计算 第26 页 5.5.2.2 线圈内部特殊部位的形状油阻力(ΔH qT )计算 第27 页 油 浸 电 力 变 压 器 温 升 计 算 共 页 第 页 02 02

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