大型電機(jī)地?fù)p耗、發(fā)熱和冷卻

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1、實用文案大型電機(jī)的損耗、發(fā)熱和冷卻摘要大型發(fā)電機(jī)是電網(wǎng)的主要設(shè)備之一，是電能的直接生產(chǎn)者。大型電機(jī)的發(fā)展在整個國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中占有重要地位。從電力生產(chǎn)，電網(wǎng)運行、管理的經(jīng)濟(jì)性和供電質(zhì)量來看，電網(wǎng)中主力機(jī)組的單機(jī)容量應(yīng)與電網(wǎng)總?cè)萘烤S持一定的比例，例如6～8%。單機(jī)容量越大，則單位容量成本下降，材料消耗降低，其經(jīng)濟(jì)性能就越好。但增加容量勢必要增加電機(jī)的損耗，同時電機(jī)的發(fā)熱和溫升也會上升，如何降低損耗、加強(qiáng)冷卻系統(tǒng)，也就成為如何提高出力時必須解決的問題，本文著重在這幾個方面做一些分析和探討。關(guān)鍵詞電機(jī)損耗；大型電機(jī)溫升；大型電機(jī)冷卻方式一、引言電機(jī)容量的提

2、高主要通過增大電機(jī)的線性尺寸和增加電磁負(fù)荷兩種途徑實現(xiàn)。然而增大線性尺寸同時會增大損耗(因為電機(jī)的損耗是與線性尺寸的三次方成正比)，造成電機(jī)效率下降。而增加磁負(fù)荷，由于受到磁路飽和的限制也很難實現(xiàn)。所以提高單機(jī)容量的主要措施就在于增加線負(fù)荷了。但增加線負(fù)荷就同時會增加線棒銅損，線圈的溫度將增加，可能達(dá)到無法容許的程度。這時就必須采用強(qiáng)化冷卻技術(shù)，以提高散熱強(qiáng)度，從而將電機(jī)各部分的溫升控制在允許范圍內(nèi)，才能保證電機(jī)安全可靠地運行。所以冷卻技術(shù)的進(jìn)步是電機(jī)向大容量發(fā)展的保證。電機(jī)的冷卻方式分為氣冷和液冷兩大類。氣冷的冷卻介質(zhì)包括空氣和氫氣。液冷的介質(zhì)有水

3、、油及蒸發(fā)冷卻所使用的氟里昂類介質(zhì)及新型無污染化合物類氟碳介質(zhì)。汽輪發(fā)電機(jī)所采用的冷卻方式較為豐富，包括空冷、氫冷、水冷、油冷及蒸發(fā)冷，以下將從損耗、溫升和冷卻方式兩個方面來作展開。文案大全實用文案二、電機(jī)的損耗2.1關(guān)于電機(jī)的損耗異步電機(jī)中的損耗主要由下列五部份組成：　　1.定子繞組中電流通過所產(chǎn)生的銅耗（PCu1）；　　2.轉(zhuǎn)子繞組中電流通過所產(chǎn)生的導(dǎo)體（鋁或銅）損耗（PCu2）；　　3.鐵心中磁場所產(chǎn)生的渦流和磁滯損耗（PFe）；　　4.由于風(fēng)扇和軸承轉(zhuǎn)動所引起的通風(fēng)和摩擦損耗（Pfw）；　　5.由氣隙磁場高次諧波所產(chǎn)生的負(fù)載雜散損耗（Ps）。

4、2.2降低損耗提高效率的途徑　　由于電機(jī)的損耗分布隨功率大小和極數(shù)不同而變化，因此為降低損耗，應(yīng)著重對不同功率和極數(shù)時的主要損耗分量采取措施：1.降低定子繞組中電流通過所產(chǎn)生的銅耗（PCu1）:在電機(jī)繞組匝數(shù)不變的情況下,可加大導(dǎo)線線徑而減小線阻降低銅耗（PCu1）。2.降低轉(zhuǎn)子繞組中電流通過所產(chǎn)生的導(dǎo)體（鋁或銅）損耗（PCu2）:通過控制轉(zhuǎn)子鑄造時的壓力，溫度以及氣體排放路徑等措施，減少轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的氣體，從而提高導(dǎo)電率,降低轉(zhuǎn)子損耗。如以鑄銅轉(zhuǎn)子取代鑄鋁轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子損耗可下降38%。銅的導(dǎo)電率比鋁的導(dǎo)電率要高,,用鑄銅轉(zhuǎn)子比用鑄鋁轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的損耗（P

5、Cu2）要小。3.增加有效材料，降低繞組損耗和鐵耗（PFe）根據(jù)電機(jī)相似原理可知，當(dāng)電磁負(fù)荷不變，并且不考慮機(jī)械損耗時，電機(jī)的損耗約與電機(jī)線性尺寸的3次方成比例，而電機(jī)的輸入功率約與線性尺寸的4次方成比例，由此可近似得出效率與有效材料用量的關(guān)系，如下式所示:η=1-1/α(1-η0)式中　a———電機(jī)的尺寸比例系數(shù)η0———原始電機(jī)的效率文案大全實用文案　　從該式可見，損耗與有效材料尺寸的線性增長成反比。在效率較低時，如在小功率電機(jī)中，增加材料，效率提高較大，而在效率已較高的大功率電機(jī)中，效率提高較小。　　　　為了使在一定的安裝尺寸條件下，獲得較大的

6、空間，以使能置放較多的有效材料以提高電機(jī)效率，定子沖片外徑尺寸的確定就成為一個重要因素。為有利于散熱，降低溫升，采用較大的定子沖片外徑。　　由于漸近線的特點，當(dāng)效率η→100%時，a→∞，因此當(dāng)效率達(dá)到較高數(shù)值，再單純通過材料的增加來提高效率，并不一定經(jīng)濟(jì)合理，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的綜合評價來確定。　　4.采用較好的磁性材料和工藝措施以降低鐵耗（PFe）　　鐵心材料的磁性能（導(dǎo)磁率和單位鐵損）對電機(jī)的效率和其他性能影響較大，同時鐵心材料費用又是構(gòu)成電機(jī)成本的主要部份，因此選用合適的磁性材料是設(shè)計和制造高效率電機(jī)的關(guān)鍵。在小功率電機(jī)中采用較高導(dǎo)磁率的電工

7、鋼片將可使定子銅耗顯著下降，但在較大功率電機(jī)中由于空載電流所占比例已較小，材料導(dǎo)磁率提高的效果將不明顯。　　在較大功率電機(jī)中，鐵耗在總損耗中已占到相當(dāng)大的比重，因此降低鐵心材料的單位損耗值將有助于電機(jī)鐵耗的下降。由于電機(jī)設(shè)計和制造的原因，電機(jī)鐵耗大大超過按鋼廠提供的單位鐵損值所計算的數(shù)值，所以一般在設(shè)計時將單位鐵損值增加1．5～2倍來考慮鐵耗的增加。鐵耗增加的原因主要是由于鋼廠的單位鐵損值是按Ep－stein方圈法對條料試品進(jìn)行測試，但在材料經(jīng)過沖剪疊壓后，受到很大的應(yīng)力使損耗增加，此外由于齒槽的存在引起氣隙齒諧波磁場在鐵心表面引起空載高頻損耗，這些

8、都將導(dǎo)致電機(jī)制成后鐵耗顯著地增加，因此除了選擇較低單位鐵損的磁性材料外，尚須控制疊壓壓力和采取必要的工藝措施