强迫风冷电机温升试验试验方法的研究

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1、强迫风冷电机温升试验试验方法的研究韩洪兵株洲联诚集摘要：针对传统强迫风冷电机温升试验通风条件存在的不足，对电机温升和效率进行分析，并基于CFD流体力学计算软件Fluent对电机表面风速进行模拟分析计算,同时测量实际风速，然后设计一种电机试验通风装置，提高通风条件的一致性，减少测量误差。关键词：轨道交通风机用电机;强迫风冷;通风条件;温升试验;电机效率;轨道交通风机有相当部分采用轴流风机或轴向离心风机，其特点都是其驱动电机未自带冷却风扇，电机安装在风筒屮（见图1）,利用风机自身产生的风量和压力对驱动电机进行散热和冷却。而此类电机在进行

2、电机型式试验时就必须进行通风（见图2）,否则温升试验通常都不合格，而且也与实际使用工况不符。温升试验的重要性，体现在判定电机是否合格的关键指标和电机效率的计算。但按传统方式进行通风，风速调节难度大，吋间长，存在重复性差、误差大的缺点，是电机两侧受风，与实际的圆环状风不符合，同时设计者给出的试验风速通常为风机风筒的平均风速，而不是电机表而的实际风速，同时标准中8.1.2对电机试验通风未做明确规定或很难实现，因此需进行分析和计算，同时设计一种电机试验通风装置，提高通风条件的一致性，减少测量误差。三种风速下效率曲线对比如图3。1电机效率测

3、量原理和计算根据标准GB/T1032-2012，温升试验数据决定了规定温度，规定温度=断电时刻绕组温度一环温+25°C，按常用效率测试方法一B法（测量输入和输出功率的损耗分析法）：定子铜耗、转子铜耗、转差等需换算到规定温度下，规定温度过高的话换算的定、转子铜耗就高，输出功率P2就会变小，即效率就会减小。反之亦然，关系到电机试验的准确性，从以上看出温升试验时的通风条件模拟的重要性。1.1试验温度下效率计算PsT=P-IcCh；IcCh=TXn/9.549;PL=PST-(Ps+Pfw+PFe+Pcul+Pcu2);PL=AT+B;

4、Pcu2=(P-Pcul-PjXsAuFULKX(K^O.)/(Kt+00;s=(n-n)/ns;ns=60Xf/p;PS=AT;其中P,»Pp>由空载试验确定。负载试验中测量6个负载点(0.25P、-1.5P、)，对^，进行线形回归分析，并计算出斜率A和截距B,若系数丫>0.95,则说明负载试验有效，误差在范围内。再基于匕与T成正比的关系，求出各负载点的杂散损耗Ps。表1:同一电机3次试验结果下载原表1.2规定温度下效率计算n=l00%XI^/P,;P2=P-PT;PT=Ps+Plw+Ie+Pculs+Pcu2S;Pculs=1

5、.51X(K^Os)/(K,+0,)Pcu2=(P-Ppe-Pcuis)Xs8;ss=sX(K2+es)/(K2+et);08=0*+25-eb在试验温度下求出负载点的杂散损耗Ps、P,w、PF、，将定、转子铜耗换算到规定温度下即p(uljniu2，p:减去所有损耗之和PT即为p。，最后计算出效率n。2基于CFD流体力学计算软件Fluent对电机表面风速进行模拟分析计算2.1风机性能一维校核计算叶轮尺寸如下:叶片进口直径D1;叶片出口直径D2;叶片安装角P1A和叶片出口宽度b2;叶片进口宽度b,;叶片数量n片；叶轮圆周速度；叶轮出

6、口气流子亇速度环流系数按照预计风机效率65%来计算，则风机理论全压为：按照己经生产的轴向离心风机环流系数来计算理论压力值，则环流系数为0.8865，风机全压效率按照仿真效率0.65来计算，则得到风机的理论全压为：2.2风机性能三维校核计算2.2.1叶轮速度、压力计算从图7可以看出对电机外表而而言，非传动端机座外表而风速最大，越靠近传动端越小，甚至为零，另非传动端中心风速为零，因此实际为圆环状风冷却电机，而试验通风时应予以考虑。图1:风机结构图下载原图图2:传统通风图下载原图图3:三种风速下效率曲线对比下载原图2.2.2风机内部风速计

7、算见图6。3电机表面风速的测量3.1风机性能试验装置根据GB/T1326-2000中规定的D型试验装置（管道进口和管道山口）进行风机性能试验，将风机调至额定工况点。3.2风速测量用皮托管测出风简某截面的动压Ph后用公式计算风速阁4:叶轮中心高处速度矢量阁下载原阁其中：V—风速（m/s）;Pd—动压（Pa）;P—气体密度（kg/m）风机性能在测量时，在同一截面上有风筒中心至风筒内壁要测24点的速度，求其平均值作为该截面的气体平均速度。而测量电机表面风速需在风筒上加工测量孔，在电机表面直接测量动压，测量点为8点，再计算出风速。将风机调整

8、至额定工况后，用皮托管测量截而的动压，将空气密度换算到规定大气压下，经计算发现与Eluent计算的结果基本一致，因此后续的电机试验可以借采用模拟计算的结果来控制风速。4电机试验通风装置4.1设计研宄一种通风简便的电机试验通风装置和科学