电机设计及其CAD-第6章课件.ppt

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1、第六章电机的冷却风扇强迫空气流动：除个别小型或特种电机外一概述：采用较高电磁负荷，提高材料利用率单机容量日益增大，改进冷却，提高散热能力（，散热）6-1电机的冷却方式2021/7/271SchoolofElectricalEngineering50年代以后，汽轮发电机利用内冷系统（使导体中热量直接传递给冷却介质，而不是绝缘）绝缘厚度5—6mm,温度相差最大可达30C1928年，同步调相机采用氢冷成功：减小了气体摩擦损耗，提高了散热能力，容量提高20-25%以上，效率提高。此后20年，汽轮发电机氢冷技术迅速推行.2021/7/272SchoolofElectricalEngi

2、neering空冷:转子绕组空内冷，定子绕组真空浸渍技术，高效通风系统。氢液体1955年，英国，30MW定子水内冷，转子氢冷，线负荷比空冷提高4—5倍，绕组温升没超限值。1958年，中国，定、转子双水内冷气轮发电机300MW（最大到400MW）跟氢冷体积相当，维护简单、工作可靠，降低设备投资。通常根据冷却介质划分电机的冷却系统。介绍使用广泛的空气冷却系统2021/7/273SchoolofElectricalEngineering二、空气冷却系统特点：结构简单，成本低。冷却效率较差，高速电机中引起的摩擦损耗较大。1.开路冷却（或自由循环）或闭路冷却（封闭循环）（1）开路冷却

3、：冷却空气由电机周围抽取，通过电机后，再回到周围环境中，图8-1。按风压产生方式分成：2021/7/274SchoolofElectricalEngineering自然冷却：1kw以下电机，不安装风扇自力通风：轴上安装风扇强迫风循环：单独风机供风量（变频电机）（2）闭路冷却：冷却介质在风扇作用下在电机内沿闭合线路进行循环，冷却介质中热量经结构件或冷却器传递给第二冷却介质（水）2径向、轴向和混合式通风系统按冷却空气流动方向：径向、轴向、混合。2021/7/275SchoolofElectricalEngineering（1）径向通风系统径向通风道：利用转子上能产生风压的零部件（

4、如风道片、磁极等）的鼓风作用冷却空气主要为径向流动。（2）轴向通风系统：利用风扇将空气从一端吸入或鼓入，另一端流出。（3）混合式通风系统：有轴向和径向两种通道，往往偏重一种2021/7/276SchoolofElectricalEngineering3抽出式和鼓入式根据冷却空气首先通过发热部分、再通过风扇，还是相反，将空气冷却系统分为抽出式和鼓入式高速电机中，风扇引起的空气温升可达5°C，抽出式冷却能力强抽出式：冷空气→电机的发热部件→热空气→风扇→出鼓入式：冷空气→风扇鼓入→电机发热部件→热空气→出2021/7/277SchoolofElectricalEngineerin

5、g4外冷与内冷空冷系统一般为外冷（表面冷却）提高冷却能力，也有采用内冷，冷却介质从绕组中流过。水轮发电机的励磁绕组，可用空气内冷。内冷结构复杂，对冷却气体要求十分干净。2021/7/278SchoolofElectricalEngineering6-2关于流体运动的基本知识一、概述电机运行发热散热（1）铀承中的热量：由轴承的外表面自然导散或由通入轴承中的循环润滑油导散；（2）其他损耗全部依靠流体(空气、氢或水等)带走根据能量守恒关系，所需冷却介质的总流量ph——由冷却介质带走的损耗(瓦)；ca——冷却介质的比热容(J/m3℃)；对于空气，可取为11002021/7/27

6、9SchoolofElectricalEngineeringa——冷却介质通过电机后的温升，一般可取为15～20C注意：上式计算所得的总流量，应按适当比例沿定、转子的冷却通道分别流动，才能保证冷却介质和定转子中各发热部件具有合适的温升。在设计电机时，除了计算总的流量外，还必须初步估计流量在电机各部分的分配和流速。2021/7/2710SchoolofElectricalEngineering二流体运动中常用名词介绍1流体流体是由相互间联系比较松弛的分子所组成，分子之间没有像刚体所具有的那种刚性联系，流体的运动比刚体的运动要复杂得多。假设：欧拉氏提出的连续性，即流体是一种

7、连续介质的假设，认为流体的分子之间没有空隙。这样才可能使用数学工具。这种宏观模型只能得到流体的平均力学特性，而且不能用来解决有限空间内的过程。2021/7/2711SchoolofElectricalEngineering2流体的压缩性根据流体在压力的作用下其体积改变的程度不同，分为：（1）可压缩流体；（2）不可压缩流体。空气：压力从1个大气压到100个大气压，体积为原来的1％水：压力从1个大气压到100个大气压，体积为原来的99.5％。相对而言，空气属于可压缩流体。在电机中，冷却空气压力变化不大，体积