最小。
根据用户的要求,我们进行了大量的相关资料的查阅,已经实现了温度采集的功能,但是对于传感器的安放以及设计是否合理,没有理论的根据。由此开展了一系列的工作。进行了相关的资料搜索,发现相关课题有很多学者在研究,也为该课题进一步的研究打下理论基础。
1.2 国内外的研究历史与现状
通常电机的容量越大,其工作效率越高,但相应的电机发热量也迅速增加。电机的温升在一定程度上决定了电机的容量。
对于电机发热和冷却问题,可从两方面加以解决:一、选用耐温较高的绝缘材料;二、合理使用冷却方式,提高电机的冷却效果,使电机不超过规定的温升极限。当前,Y型异步电机已使用F级绝缘材料,而绝缘等级更高的C级绝缘材料也在研制当中。电机冷却技术业已取得了极大的发展,对中小型电机而言,还是以风扇强迫空气流动以冷却电机;对大型电机,其冷却方式随电机的容量、转速、电压等级等技术条件的不同而不同,它基本上都是由生产实践逐步积累形成的。
近年来,由于新材料、新工艺的使用和电机冷却技术的发展,促进了大型发电机和电动机的单机容量逐渐增大,但同时使电机运行时产生的单位体积损耗增加,引起电机各部分温度升高,这直接影响到电机的安全。因此,准确的温升计算不仅是制造厂家多年来寻求的目标,也是电机运行部门关注的主要问题之一。
1.2.1 电机的主要热计算方法
(1)简化公式法
简化公式法是电机制造厂设计时常用的一种方法。首先,计算出各部分的热负载,再通过牛顿散热公式: (为散热系数)得到相应的温升。此法计算简单方便,因此易于被工厂接受,但计算精度较差,只能计算出电机的平均温升,不能满足日益提高的设计工作的需要。
(2)等效热路法
等效热路法是根据传热学和电路理论来形成等效热路,热路图中的热源为绕组的铜损耗(槽部、端部),铁损耗(齿部、轭部),这些损耗所在部件在计算时认为是均质的。损耗热量通过各种相应的热阻,由热源向冷却介质传递,形成一个复杂的热网络。采用电路网络中基尔霍夫定律来列出全部热平衡方程,然后用求解线性电路的方法,计算电机各有效部分的平均温升。此方法计算精度比简化公式法高,能够得到电机总体温升和平均温升。如果要提高计算精度,必须增加网络节点和热阻数,但这使工作量大大增加,失去其计算工作量小等优点。
等效热路法有一些基本假设,通过这些假设可以把成熟的电路理论用在等效热路中。这些假设是:所分布的真实热源和热阻被少量的集中热源和等值热阻所代替,并假定后两者不取决于热流的大小。这样,就能将等效热路法用于线性热回路,并采用普通的代替法进行求解。
目前国内外很多文献仍采用热网络计算大型电机温升。早在1955年,美国AIEE即发表Rosenberry采用热路法的一篇有关“铸铝笼型感应电动机的瞬态起动温升”论文。1986年和1987年,电力科学院李德基等人采用该方法分别计算了汽轮发电机绕组间接冷却转子和定子槽部三维温度场。1987年日本学者H.Ohishi等人利用具有700个节点的网络模型分析了具有单匝线圈的旋转电机中定子线圈股线中的温度分布。1988年李德基等人研究了绝缘老化对定子温升的影响。1989年湖南大学方日杰等人也利用上述方法计算了两台大型水轮发电机额定运行时的定子三维温度场。1995年北京计算中心的曹国宣分析了采用气隙取气斜流冷却方式的氢内冷汽轮发电机局部风路堵塞时的转子温度场。1998年华中理工大学武卫东等人采用等效热路法计算了一台大型水轮发电机,并利用曲线拟合技术对计算结果进行了可视化处理。
热路法的运用不只是消极地核算所设计的电机的温升、温度分布,更重要的是设计时能够利用这一方法,从温升的角度来寻求最佳的经济效益指标,同时通过改变个