电机的发热和冷却

电机的冷却方式及其代号
一、概念部分：
1）冷却：电机在进行能量转换时，总是有一小部分损耗转变成热量，它必须通过电机外壳和周围介质不断将热量散发出去，这个散发热量的过程，我们就称为冷却。

2）冷却介质：传递热量的气体或液体介质。

3）初级冷却介质：温度低于电机某部件的气体或液体介质，它与电机的该部件相接触，并将其放出的热量带走。

4
5
6
7
8
1
3
气。

6、冷却方法代号的标记有简化标记法和完整标记法两种，我们应优先使用简化标记法，简化标记
7、比较常用的冷却方式有IC01、IC06、IC411
举例说明：IC411完整标记法为IC4A1A1
“IC”为冷却方式标志代号；
“4”为冷却介质回路布置代号（机壳表面冷却）
“A’’为冷却介质代号（空气）
第一个“1
第二个“1。

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。

电机冷却技术哈尔滨大电机研究所刘维维一、电机的发热发电机作为一种能量转换机构，在工作过程中不可避免地要伴随能量的损耗。

主要包括：（一）磁通变化时，在铁芯内部产生的损耗——铁心损耗；（二）电流流经定子绕组是产生的损耗——绕组损耗；（三）电机工作过程中轴承等部件摩擦产生的损耗——机械损耗及附加损耗。

这些损耗绝大部分都以热量的形式散失的电机内部使其温度升高，最终导致电机效率降低、运行的经济性变差，使用寿命缩短。

在电机工作过程中表征其内部损耗的一个重要指标就是电机的温升，如何减少电机损耗，改善冷却条件使热量散发出去，将电机温升控制在一定范围内是一项必须给予高度重视的任务。

为此，从事电机研究的工作人员对电机的冷却方式在进行着不断的改进，努力寻求更高效更合理的冷却技术。

二、电机的冷却方式从现有的电机冷却系统来看，电机的冷却方式主要有气冷（空气冷却、氢气冷却）、气液冷以及液冷（冷却介质主要包括水、油、氟利昂等）几种。

一般来说，空气冷却主要应用于中小型电机，广泛应用于各种型号的水轮发电机，从微型水轮发电机到诸如委内瑞拉的724.5MW的巨型水轮发电机均采用空气冷却技术。

在国内同样有许多空冷机组，如葛洲坝二江电站的170MW低水头电机。

30年代末以前，几乎所有的汽轮发电机都是采用空气冷却的，直至目前为止，空气冷却在汽轮发电机的冷却中仍占重要地位。

氢气冷却最早是由美国通用公司在汽轮发电机上引入使用的，并且随着技术水平的提高逐渐在大容量的汽轮发电机上得到应用，同时，也从早期的仅限于绕组表面氢气冷却发展为定子氢内冷——氢气流过定子铜线中的空芯钢管带走热量，从而达到冷却的目的。

目前，氢气冷却主要应用于500MW以下的汽轮发电机组。

气液冷主要是应用于气冷不能满足散热要求的场合，由于液体具有相对于气体更大的比热和导热系统这些特点，用液体（主要是水）来替代部分气体使得冷却效果大为提升。

普遍采用的气液冷为水气冷却——空心的定子绕组采用液体（水）冷却，转子采用空气冷却。

电机学知识点总结电机，作为现代工业和日常生活中不可或缺的设备，其背后的电机学知识体系庞大而复杂。

下面我们来对电机学的重要知识点进行一番梳理。

首先，电机的分类是我们需要了解的基础。

电机主要分为直流电机和交流电机两大类。

直流电机结构相对简单，调速性能好，常用于对调速要求较高的场合，比如早期的电车和一些工业生产中的调速系统。

交流电机则又包括异步电机和同步电机。

异步电机结构简单、价格低廉、运行可靠，在工农业生产中应用广泛，像常见的风机、水泵大多采用异步电机驱动。

同步电机的转速与电源频率严格同步，具有功率因数可调等优点，常用于大型发电厂以及需要高精度转速控制的场合。

电机的工作原理是电机学的核心内容之一。

直流电机是依靠通电导体在磁场中受到电磁力的作用而转动。

其电磁转矩的大小与电枢电流和磁通成正比。

对于交流电机，异步电机是基于电磁感应原理工作的，定子绕组中通以三相交流电产生旋转磁场，转子绕组中的导体在旋转磁场的作用下产生感应电流，从而受到电磁力使转子转动。

同步电机则是通过转子磁场与定子旋转磁场的相互作用实现同步运行。

在电机的结构方面，无论是直流电机还是交流电机，都由定子和转子两大部分组成。

定子是电机的固定部分，主要包括定子铁芯、定子绕组等。

转子是电机的旋转部分，其结构形式则因电机类型的不同而有所差异。

例如，直流电机的转子有电枢铁芯、电枢绕组和换向器等；异步电机的转子有鼠笼式和绕线式两种，鼠笼式转子结构简单，绕线式转子则可以通过外接电阻来调节转速。

电机的参数也是非常重要的知识点。

比如，直流电机的主要参数有电枢电阻、电枢电感、励磁电阻和励磁电感等。

这些参数对于分析电机的性能和设计控制系统都有着至关重要的作用。

交流电机的参数则包括定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感以及互感等。

电机的运行特性是我们关注的重点之一。

直流电机的运行特性包括转速特性、转矩特性和效率特性等。

通过对这些特性的分析，可以了解电机在不同负载下的性能表现。

浅谈电动机的发热与冷却摘要：简要介绍电动机热量产生和传递的过程、对电动机正常运行产生的影响和电动机的冷却方式。

关键词：电动机发热热传导冷却电动机（简称电机）在能量转换过程中，其内部将同时产生损耗。

由于损耗的存在，一方面将直接影响到电机的效率和运行的经济性；另一方面，由于损耗的能量最终转化为热能，从而使电机各部分的温度升高。

这将直接影响到电机所用的绝缘材料的寿命，并限制电机的输出，严重时能够将电机烧毁。

因此，一要在设计时注意合理减少电机的损耗；二要努力改善冷却条件，使热量能有效地、尽快地散发出去。

1.电机热量的产生、传导与散出电机中的热源主要是绕组及其铁芯中的损耗。

绕组和铁芯内部均会产生热量，绕组中的损耗与电流的平方成正比。

铁芯内部的热量是由涡流而产生的。

绕组中所产生的热量借传导作用，从铜线穿过绝缘层传到铁芯上，再加上铁芯中产生的热量，一起由铁芯传到电枢的表面，然后借助于对流及辐射作用，把热量散发到周围的空气中。

根据热传导知识可知，热量都是从高温部位传向相对低温部位。

从这样的热传导途径中，可以得出这样的结论：绕组的温度通常总是高于铁芯的温度。

若想降低绕组的温升，一方面要增强电机内部的传热能力，另一方面应该增强部件表面的散热能力。

为了使电机绕组内部热量比较容易地传导到散热表面，应该设法选择导热性能好、耐压强度高、绝缘性能好的绝缘材料。

要求在保证绝缘性能的情况下，降低绝缘层的厚度。

同时，还应设法清除线槽内的导热性能不佳的空气层，如：用油漆等来充填导线与铁芯的间隙。

这样做不仅可以改善导热性能，又可以增强电机的绝缘性能以及机械性能。

电机表面的散热能力与散热表面的面积、空气对冷却表面的速度等因素有关。

一般是采用增大散热面积、改善表面散热性能、增加冷却介质的流动速度以及降低冷却介质的温度等措施来增加散热能力。

电动机在运行时，若温度超过一定的值，首先损坏的是绕组的绝缘。

因为电机中的绝缘材料是耐热性能最差的部分。

电机冷却 问题:文献涉及产品电机怎样冷却?解答 / 措施 / 注释:电机可用如下方式冷却: 表面冷却 通过封闭的初级冷却回路(内部风冷回路或导热管)， 电机内部产生的热量可传导至其封闭的外部 表面。

表面冷却电机的中空散热筋或散热管创建了内部冷却回路，它可将大部分的转子损耗以及定子 绕组头上的铜损直接传导至其机壳上的散热筋。

这样就可以通过外部冷却回来将其耗散掉。

自然冷却，对流冷却，自由冷却 由于电机上部或内部的热空气上升所产生的自然空气对流从而产生冷却作用 。

电机通过热辐射来耗散的热量， 可以忽略不计。

冷却强度如何， 取决于电机及安装位置的设计。

若电机轴水平，自然冷却电机可以通过环形排部的散热筋散热。

热空气可以在散热筋间向上自 由流动。

自然冷却电机大且重，由于缺少强制冷却气流，此类电机易脏，因此维护时需要注意。

代码 IC 00 IC 0A0 简图 冷却回路布置 自由冷却回路 "静音冷却": 无外部风扇IC 410 IC 4A1A0表面冷却自冷却 通过设备自身移动冷却介质从而实现冷却的方法。

冷却介质移动速度与电机速度相关: -- 基于转子自身的流量增强作用 -- 通过直接安装于转子的风扇组件 -- 通过由设备直接驱动的风扇或泵类设备 代码 简图 次级冷却介质的移动IC 411 IC 4A1A1自冷却 电机轴上的外部风扇 如： 1LA8 / 1LA4外部冷却 通过外置的组件完成冷却， 此组件自身包括独立驱动的电机这样就能保证冷风恒定且与主电机 速度无关。

代码 简图 冷却回路布置开放冷却回路的外部冷却 IC 06 IC 0A6 自由冷却回路 冷却介质 = 环境空气 如： 1G.5 / 1G.6 / 1PL6IC 16 IC 1A6通过管道输送冷却介质IC 26 IC 2A6通过管道排出冷却介质 = 环境空气IC 36 IC 3A6通过管道输送和排出冷却介质代码简图冷却回路布置外部冷却, 主冷却回路封闭, 次冷却回路开放IC 416 IC 4A1A6表面冷却 冷却介质 = 环境空气 如： 1PQ8 / 1PQ4IC 516 IC 5A1A6内置热交换器 冷却介质 = 环境空气通过相对运动冷却 此种类型是通过环境空气（冷却介质）与机械设备间的相对运动来冷却。

电机的冷却方式及其代号一、概念部分：1）冷却：电机在进行能量转换时，总是有一小部分损耗转变成热量，它必须通过电机外壳和周围介质不断将热量散发出去，这个散发热量的过程，我们就称为冷却。

2）冷却介质：传递热量的气体或液体介质。

3）初级冷却介质：温度低于电机某部件的气体或液体介质，它与电机的该部件相接触，并将其放出的热量带走。

4）次级冷却介质：温度低于初级冷却介质的气体或液体介质，通过电机的外表面或冷却器将初级冷却介质放出的热量带走。

5）最终冷却介质：热量传递到最后的冷却介质。

6）周围冷却介质：电机周围环境的气体或液体介质。

7）远方介质：一种远离电机的介质，通过进、出口管或通道吸入电机热量和排出冷却介质至远方。

8）冷却器：使一种冷却介质的热量传递到另外一种冷却介质，并保持两种冷却介质分开的装置。

二、冷却方法代号的内容规定1、电机冷却方法代号主要由冷却方法标志（IC）、冷却介质的回路布置代号、冷却介质代号以及冷却介质运动的推动方法代号所组成。

IC+回路布置代号+冷却介质代号+推动方法代号2、冷却方法标志代号是英文国际冷却（International Cooling）的字母缩写，用IC表示。

3、冷却介质的回路布置代号用特征数字表示，我们公司主要采用的有0、4、6、84、冷却介质代号有如下规定：如果冷却介质为空气，则描述冷却介质的字母A可以省略，我们所采用的冷却介质基本上都为空气。

6、冷却方法代号的标记有简化标记法和完整标记法两种，我们应优先使用简化标记法，简化标记法的特点有，如果冷却介质为空气，则表示冷却介质代号的A,在简化标记中可以省略，如果冷却介质为水，推动方式为7，则在简化标记中，数字7可以省略。

7、比较常用的冷却方式有IC01、IC06、IC411、IC416、IC611、IC81W等。

举例说明： IC411 完整标记法为 IC4A1A1“IC”为冷却方式标志代号；“4”为冷却介质回路布置代号（机壳表面冷却）“A’’为冷却介质代号（空气）第一个“1”为初级冷却介质推动方法代号（自循环）第二个“1”为次级冷却介质推动方法代号（自循环）。

电机的工作制的分类是对电机承受负载情况的说明，它包括启动、电制动、空载、断能停转以及这些阶段的持续时间和先后顺序，工作制分以下9类：S1 连续工作制：在恒定负载下的运行时间足以达到热稳定。

S2 短时工作制：在恒定负载下按给定的时间运行，该时间不足以达到热稳定，随之即断能停转足够时间，使电机再度冷却到与冷却介质温度之差在2K 以内。

S3 断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。

这种工作制中的每一周期的起动电流不致对温升产生显著影响。

S4 包括起动的断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段对温升有显著影响的起动时间、一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。

S5 包括电制动的断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间、一段快速电制动时间和一段断能停转时间。

S6 连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间，但无断能停转时间。

S7 包括电制动的连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间和一段快速电制动时间，但无断能停转时间。

S8 包括变速变负载的连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段在预定转速下恒 定负载运行时间，和一段或几段在不同转速下的其它恒定负载的运行时间，但无断能停转时间。

S9 负载和转速非周期性变化工作制：负载和转速在允许的范围内变化的非周期工作制。

这种工作制包括经常过载，其值可远远超过满载。

电动机的选择包括选择电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和额定功率，其中以额定功率的选择较为复杂。

确定电动机的额定功率，要考虑三个方面，即电动机的发热、过载能力与起动能力，其中尤以发热问题最为重要。

电动机运行时的损耗，转变为热能，使电动机各部分温度升高。

电动机允许温度主要决定于电动机所用绝缘材料的耐热等级。

大型电机的损耗、发热和冷却摘要大型发电机是电网的主要设备之一，是电能的直接生产者。

大型电机的发展在整个国民经济的发展中占有重要地位。

从电力生产，电网运行、管理的经济性和供电质量来看，电网中主力机组的单机容量应与电网总容量维持一定的比例，例如6～8%。

单机容量越大，则单位容量成本下降，材料消耗降低，其经济性能就越好。

但增加容量势必要增加电机的损耗，同时电机的发热和温升也会上升，如何降低损耗、加强冷却系统，也就成为如何提高出力时必须解决的问题，本文着重在这几个方面做一些分析和探讨。

关键词电机损耗；大型电机温升；大型电机冷却方式一、引言电机容量的提高主要通过增大电机的线性尺寸和增加电磁负荷两种途径实现。

然而增大线性尺寸同时会增大损耗(因为电机的损耗是与线性尺寸的三次方成正比)，造成电机效率下降。

而增加磁负荷，由于受到磁路饱和的限制也很难实现。

所以提高单机容量的主要措施就在于增加线负荷了。

但增加线负荷就同时会增加线棒铜损，线圈的温度将增加，可能达到无法容许的程度。

这时就必须采用强化冷却技术，以提高散热强度，从而将电机各部分的温升控制在允许范围内，才能保证电机安全可靠地运行。

所以冷却技术的进步是电机向大容量发展的保证。

电机的冷却方式分为气冷和液冷两大类。

气冷的冷却介质包括空气和氢气。

液冷的介质有水、油及蒸发冷却所使用的氟里昂类介质及新型无污染化合物类氟碳介质。

汽轮发电机所采用的冷却方式较为丰富，包括空冷、氢冷、水冷、油冷及蒸发冷，以下将从损耗、温升和冷却方式两个方面来作展开。

二、电机的损耗2.1 关于电机的损耗异步电机中的损耗主要由下列五部份组成：1.定子绕组中电流通过所产生的铜耗（PCu1）；2.转子绕组中电流通过所产生的导体（铝或铜）损耗（PCu2）；3.铁心中磁场所产生的涡流和磁滞损耗（PFe）；4.由于风扇和轴承转动所引起的通风和摩擦损耗（Pfw）；5.由气隙磁场高次谐波所产生的负载杂散损耗（Ps）。

三相异步电动机冷却三相异步电动机冷却是电机运行过程中必不可少的一环。

它起到了保护电机正常工作的作用，有效地控制了电机温度，延长了电机的使用寿命。

下面我将从冷却的原理、方式和重要性三个方面进行阐述。

我们来了解一下三相异步电动机冷却的原理。

在电机工作时，电机内部会产生大量的热量，如果不及时散热，就会导致电机过热，甚至烧毁。

因此，冷却系统的设计十分重要。

冷却系统通常由风冷和水冷两种方式组成。

风冷方式是通过电机自身的通风装置，将外部的冷空气吹入电机内部，利用风的对流来散热。

而水冷方式则是通过水循环系统，将冷却水流经电机内部，将电机内部的热量带走。

我们来了解一下三相异步电动机冷却的方式。

在实际应用中，冷却方式有很多种，常见的有自然冷却、强制风冷和强制水冷三种。

自然冷却是指电机通过自身的通风装置，利用自然对流将热量散发出去。

这种方式成本低，操作简单，但散热效果相对较差。

强制风冷则是通过外部的风扇将冷空气吹入电机内部，强制散热。

这种方式散热效果较好，但噪音较大。

强制水冷则是通过水循环系统，将冷却水流经电机内部，将热量带走。

这种方式散热效果最好，但成本较高。

我们来了解一下三相异步电动机冷却的重要性。

电机在工作时会产生大量的热量，如果不及时散热，就会导致电机温度升高，影响电机的正常工作。

高温会导致电机绝缘材料老化，减少电机的绝缘性能，甚至引发电机绝缘击穿，造成短路故障。

此外，高温还会使电机内部的轴承温度升高，加速轴承的磨损，缩短电机的使用寿命。

因此，三相异步电动机冷却是保证电机正常工作和延长电机寿命的重要措施。

三相异步电动机冷却是电机工作过程中不可或缺的一环。

冷却系统的设计和选择合适的冷却方式对于电机的正常工作和延长电机寿命起到了至关重要的作用。

我们应该重视电机的冷却问题，确保电机能够在适当的温度范围内工作，以提高电机的可靠性和使用寿命。