电动机发热过程

电机温度升高过程是一个相当复杂的过程。把多种因素都考虑进去，研究这一过程是非常困难的。所以在研究电机的发热和冷却时，抓主要矛盾，同时又保证所得到的结论基本符合工程实际，特作如下假定：

1）电机各部温度均匀，各部分环境温度相同，而且比热和散热系数为常数。

2）散发到周围介子中去的热量，与电机和周围介子的温差成正比。

根据能量守恒原理，在任何时间内，电机产生的热量应等于使电机本身温度升高的热量与散发到周围环境中去的热量之和。设电机单位时间（S）内产生的热量为Q（卡／秒）；C为电机的热容量，即为使电机温度升高1℃所需的热量，单位为J／K；A为电机的散热系数，即电机与周围介质温度相差1℃时，单位时间内电机向周围介质散发的热量，单位为J／K·S；τ为电机的温升，dτ为在dt时间内温升的增量。在dt时间内电机产生的热量为Qdt；使电机温度升高的热量为Cdτ；散出的热量为Aτdt，由此可以写出热平衡方程式

将Adt除以式（11－4），整理后得到

设TH＝C／A，是电机的发热时间常数（S）；τs＝θ／A，是电机的稳定温升（C或K）。式（11－5）可以写成

这是一个非奇次常系数一阶微分方程式，设初始条件为t＝0时，τ＝τi，则式（11－6）的解为

当τi＝0时，即发热过程由周围介子温度开始，则式（11－7）变为

图11.2.1　电动机发热过程的温升曲线

分析式（11－7）和式（11－8）可知：当电机的发热条件不变时，电机的温升是按指数规律变化的。由式（11－7）和式（11－8）画出曲线如图11.2.1所示。图中曲线2对应于τi＝0。由图11.2.1可见，两种情况最后的温升都一样，最终趋于电机的稳定温升。其物理意义上讲，电机在开始工作时，由于τ较低电机散热少，大部分热量被电机吸收，所以温升上升的较快。随着温升的升高，散出的热量逐渐增加，电机吸收的热量逐渐减少，使温升的变化缓慢了。当电机在单位时间内产生的热量与散出的热量相等时，电机的温升不再变化，达到了稳定温升τs。实际上当t＝4TH，τ＝0.982τs，τ与τs之差不到2%，可以认为电机已经达到稳定温升。发热时间常数TH是一个重要是参数。普通小容量封闭式电机的发热时间常数TH约10～20min；而大容量的电机，其发热时间常数TH可达数小时。由此可见，电机的热惯性是比较大的。当电机偶尔出现短时间过电流时，电机不会立即损坏。

电动机的允许最高稳定温升与损耗功率成正比，也与额定功率成正比。要提高额定功率，应该提高额定效率，降低损耗；提高散热系数；提高绝缘材料的允许温度。