[发明专利]中型异步电动机冷却的计算方法

权利要求书

1.一种中型异步电动机冷却的计算方法，其特征是：

1)利用经典公式计算电机冷却所需要的总的流量，具体方法如下：电动机冷却，需要流体的总流量按计算

式中：p_总—冷却介质带走的损耗，该损耗为电动机的机械损耗W；

Ca—冷却介质比热容，对于空气来说，Ca值为1100J/(m³*℃)

△t—冷却介质的温升，可根据试验测得，也可根据经验选取适当的值，一般可取15～20℃；

2)利用电动机的机械损耗计算冷却器所需要冷却器的管数；

异步电动机采用IC611(国家标准GB/T1993-93中详细定义了冷却方式的标记系统，IC611意为采用外装式冷却器，初级冷却介质与次级冷却介质均为空气，且介质运动的推动方式为自循环)冷却方式，冷却器系统包括带有一定数量的冷却管的YKK(国家机械行业标准JB/T 1270-2016中定义了YKK的含义，YKK意为封闭带空-空冷却器的笼型转子异步电动机)空空冷却器和起导风作用的外风罩，计算一下冷却管数N，

式中：N—冷却管数，取整数；

K—冷却管外表面的利用率；

d—冷却管的外表面直径，m；

L—冷却管的长度，m；

3)冷却系统内风扇的流量和风压计算；

转子内风扇的流量计算

风扇叶轮的线速度为U₂，m/s

其中，D₂—风扇叶轮外径，m/s；

n—电机转速，r/min

风扇外径一周的面积A₂，㎡

A₂＝K₁·b·π·D₂

其中，b—风扇叶片宽度，m

K₁—系数，一般取0.92

风扇流量的最大值Q_VM，m³

Q_VM＝K₂·A₂·U₂

其中，K₂—系数；对前倾叶片，K₂＝0.5；对后倾叶片，K₂＝0.35；

对径向叶片，K₂＝0.42；

在计算转子内风扇的工作点流量q_v时，根据风扇的外特性和通风系统的风阻特性曲线，取转子铁心在旋转运行时，通风道也相当于内风扇，因此也可采取内风扇的计算方式来计算转子通风道的q_v，转子通风槽产生的流量q_v与转子内风扇产生的流量之间比例关系可以按照线圈直线部分和线圈端部的长度比例关系来确定；

4)冷却系统外风扇的流量和风压计算：

外风扇的风阻的计算

电机在运转时，冷却介质从外界进入到电机的冷却系统中，冷却介质借助外风扇提供的机械能，完成冷却过程，其路径为：外界、外风罩、空空冷却器、外界，实际流体在管道中运动过程中会产生风阻，所以首先要计算流体的风阻；

局部损耗系数

管道截面突然扩大时，局部损耗系数A1<A2。

管道截面突然缩小时，局部损耗系数A1<A2。

在入口处的局部损耗ζ随入口的结构情况而不同；

管道改变方向时，在曲线处所引起的局部损耗取决于弯曲的角度、管道的形状及尺寸等因素，空气的动阻力系数ξ可通过弯曲管道的气体动阻力系数图查到，再根据计算局部损耗系数ξ，式中空气密度ρ在一个大气压，50℃时，ρ＝1.22kg/m³；

单个冷去管的摩擦损耗系数

其中：λ—摩擦系数，λ＝0.0125+1.1/d/1000

L—冷却管长度，m

d—冷却管的内径，m

管道的风阻

当已知了局部损耗系数ζ时，即可求出风阻

流体为气体，称为风阻，对应于不同类别的损耗而分别简称摩擦风阻、扩大风阻、缩小风阻、转弯风阻、入口风阻和出口风阻；式中A为管道的截面积，在计算因截面突然扩大或者突然缩小的风阻时，局部损耗系数对应于小截面处的流速，所以式中的A用小面积代入；用以上公式可求出外界进入外风罩的缩小风阻，外风罩进入冷却器的扩大风阻，冷却器中的转弯风阻，进入冷却管的缩小风阻，冷却管内的摩擦风阻以及最后流到外界的扩大风阻；流体风阻有串联和并联，冷却器中N个冷却管的风阻之间的关系为并联方式，当知道一个冷却管的风阻时，就可以计算冷却管的总风阻，计算方式为：

式中，Z₂—1个冷去管的风阻；

Z₁—N个冷去管的风阻；

把计算得出的冷却管的总的风阻和冷却系统的其他风阻的关系为串联关系，因此Z总就可以求出来了；

外风扇风压力P₁的计算公式为P₁＝Z_总²·Q_总

冷却介质要想克服冷却系统的阻力，从进入到流出外界，所需要的最小的压力通过P₁＝Z₁²·Q总求得，通过调节外风扇的外径、内径以及扇叶的宽度来调节外风扇的工作点压力P₀；对于径向叶片离心式风扇，特性曲线P＝f(q_v)用标幺值表示，可用简化形式公式表示：

其中P—工作点压力

P₀—空载压力

Q_总—工作点流量

Q_vm—流量的最大值

空载压力可用公式P₀＝ρη(U₂²-U₁²)，

式中，U1—叶片内径线速度，m/s

η—风扇空载时的气体动效率，前倾叶片η＝0.75；后倾叶片η＝0.5；径向叶片η＝0.6。