关于对电动机工作散热路线的探讨
热源引起牵引电动机温升的部件是主极、付极和电枢。热源来自铜耗、铁耗和介质损耗。牵引电机属低压电机,介质损耗生热可以略去不计,致使电机温升高的主要热源是铜耗和铁耗。
热路分析运行中的电机绕组,其电流的载体是铜导线。铜是热的良导体,可以认为,绕组铜导体各处温度相等。电流在导体各处产生的焦耳热,积聚在线圈内部。假如绕组与外界没有热交换,绕组将是一个绝热的等温体。它所蕴涵的热量发散不出去,就会造成绕组温度不断上升。绕组与外界开始热交换,其内部必将产生温差,形成绕组内部热量传导的热路,铜材的优异导热性能使热路畅通。绕组与外界热交换的热阻是对地绝缘层,其热阻大小决定着热交换的效果,在电机一定的通风量下,是决定电机温升高低的关键。
主极我国牵引电动机中的ZD106、ZD109两大系列和美国GE752、油田电机,其主极绕组都是上、下层结构。在绕组内部,铜导体的任何部位都可以向外散发热量,形成热流。热流与电流相似,传导与欧姆定律相同。铜是热的良导体,热阻小。绝缘材料为热的不良导体;热阻大。
在铜导体与对地绝缘组成的热路中,热阻小的路径是热量传导出的主要路径。对于结构致密、厚度相等的绝缘层。可以认为各处热阻相等。这种结构模型的佳热路,取决于铜导体的佳热路。结构中,当绕组与外界发生热交换时,导体中的热量可以有6条佳传递路线。条是上层线圈的热量流向图l中的A面,第二条是下层线圈的热量流向B面。上、下层线圈间有层间隔片粉云母板,热阻大。且隔板两侧几乎没有温差,因此不会有大的热量交流。
第五条热路是线圈内部的导体线,热量通过导线向外匝传导。虽然铜是热的良导体,但整个热路上几乎没有温差,热路狭长,热阻大,且一直在产生新的热量,热路末端有连续绝缘层。所以,通过这条热路疏散线圈内部热量很有限。第六条热路是上、下层线圈形成的缺角部位。此部位在整体包绕热压成型中,由涂抹的填充泥而形成一个斜面E。在整个线圈外表面中,斜面E的表面积占线圈散热面积的1/2强。因此,这是一条比较重要的散热路线。
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