《宁夏机械》２００６年第３期设计与计算
ＹＫＫ高压电动机冷却器通风计算
周
凤
银川
（宁夏鑫瑞特电机机械制造有限公司，宁夏
７５０２００）
摘要电机额定负载时产生的热量，经过通风散热。本文介绍了ＹＫＫ高压电动机需要的通风系统的风量、风阻和风压的计算，从而为风扇设计提供了依据。热量
风量
摩擦风阻
风压
关键词
近代电动机都采用较高的电磁负荷，以提高材料的利用率，因此必须对电动机进行冷却，以提高其散热能力。绝大多数异步电动机都是以空气为冷却介质的冷却系统，我们称之为电动机的通风。ＹＫＫ高压电动机是封闭式电机，采用带冷却器的外风扇轴向通风系统。该通风系统的设计对电动机的温升影响很大，下面就该通风系统的计算做一介绍：
ＱＡ＝∑Ｐ
ｐｐＡ
ｍ３／ｓ（２）
式中：∑Ｐ———需通风散发的热量；
——冷却空气有效温升，该值根据经验选△ＱＡ—
取，一般可取绕组温升的１／５～１／４；
———空气定压比热容ＷＳ／ｍ３℃，该值与空Ｃｐρ
气的温度、压力有关，在１０℃～７０℃（一个大气压）时约为１０００～１２００ＷＳ／ｍ３℃
１电动机额定负载时散发的热量
电动机运行时产生的损耗包括两部分，第一部分在电动机中转变为热量，需通过通风散发，这一部分损耗包括定转子绕组的损耗、铁心的损耗和杂散损耗；第二部分损耗不在电动机中转变为热量，主要是内外风扇的机械损耗。需要通风冷却散发的热量可由公式（１）比较准确的计算出来：
３３．１
风路风阻的计算等值风路图
ＹＫＫ高压电动机的外风扇轴向通风冷却系统包
括风扇、进风窗、导风罩和由若干冷却管组成的冷却器，其等效风路图表示为图１。
∑ｐ＝ＰＮ（１－η）－ｐａ
式中：ＰＮ———电动机的额定功率，Ｗ；
——电动机的效率；η—
Ｚ１
Ｗ
（１）
Ｈ
Ｚ２Ｚ３Ｚ４
Ｑ
——不在电动机中转变为热量的损耗，该损Ｐａ—
耗可看作是电动机的机械损耗，在电动机电磁设计时做了计算。
Ｚ１：进风窗风阻Ｚ２：导风罩风阻
Ｚ３：冷却管入口和出口风阻Ｚ４：冷却管摩擦风阻Ｈ：风压Ｑ：风量
图１
２通风散热需要的风量
电动机冷却器通风散热需要的风量与电动机的功率、损耗转速、绝缘等级、冷却器的结构等因素有关，可由公式（２）进行初步的计算：
作者简介：周凤（１９７６—），女，助理工程师，主要从事电动机的开发与设计。
▲
—１９—
设计与计算
《宁夏机械》２００６年第３期
３．２进风窗风阻计算式中：ｄ———通风管内径，ｍ；
———通风管出口风速，一般υυ＝８～１６ｍ／ｓ。
３．２．１当进风窗采用铁丝网时的局部损耗系数为：ξ１１＝０．２０；当进风窗采用钢板冲制孔时，因孔壁增厚，通
风的损耗系数加大，酌情取ξ０．６。１１＝０．４～
３．４．２冷却管入口局部损耗系数
３．２．２进风窗风阻
ζ３１＝１（１－Ｓ３１）
２２
２
３
（８）
γζ１１
Ｚ１＝
１１Ｎｓ／ｍ（３）
式中：Ｓ３１———Ｎ个冷却管内孔截面积合计。
３．４．３冷却管出口局部损耗系数
ξ２２＝１
出口风阻３．４．４冷却管入口、
（９）
式中：ｒ———空气密度，当１个大气压，５０℃时ｒ＝１２Ｎ／ｍ３；
——重力加速度，ｇ＝９．８１ｍ／ｓ２；ｇ—
——进风孔的截面积ｍ２（注：应尽量增大Ｓ１１）。Ｓ１１—
３．３导风罩风阻计算
Ｚ３＝
３．５
γζ３１＋ζ３２
（３１）Ｎｓ２／ｍ３（１０）
３．３．１导风罩弯曲时的局部损失系数
冷却管磨擦风阻计算
ζ２１＝２ｇξ
ａ
为９０℃圆弧过渡时，取＝０．３４。
（４）
３．５．１单个冷却管磨擦损耗系数
式中：ξ——空气的动阻力系数，按图２查取，当转角ａ—
ζ４１＝λＬ
式中：λ———磨擦系数；
（１１）
▲
１．００．５０
ξａ
λ＝０．０１２５＋
α
１．１
（１２）
——冷却管长度，ｍ；Ｌ—
——冷却管内径，ｍ。ｄ—
３．５．２单个冷却管磨擦风阻
Ｚ４１＝
２０４０６０８０１００α°
γζ４１
（ｄ２）
Ｎｓ２／ｍ３（１３）
２
▲
：导风罩弯曲的角度α
图２
３．５．３Ｎ个冷却管磨擦风阻
Ｎ个冷却管合成的风阻是单个冷却管风阻的并联
Ｚ４＝
（５）
３．３．２导风罩截面积扩大时，局部损耗系数
１
（
ζｎ＝（１－Ｓ２１）２
２２
式中：Ｓ２１———导风罩直立段面积，ｍ２；
Ｎ）
! ４１
Ｎｓ２／ｍ３（１４）
２
３．６４
风路风阻合计
——导风罩出风口截面积，ｍ２（注：Ｓ２２应尽量Ｓ２２—
小）。
ＺＮ＝Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ４
风压计算
冷却空气损失风压，即工作点风压：
Ｎｓ２／ｍ３（１５）
３．３．３导风罩风阻
Ｚ２＝
３．４
γζ２１＋ζ２２
２１Ｈ＝ＺＮＱＡ
Ｎｓ２／ｍ３（６）
可进行冷却风扇的设计。
Ｎ／ｍ２（１６）
电动机轴向通风系统需要的风压、风量确定后，就
冷却管入口和出口风阻计算
３．４．１冷却管数量Ｎ的确定
Ｎ＝ＱＡ
ｄ２ν—２０—
（收稿日期：２００６－０７－１４）
（７）
《宁夏机械》２００６年第３期设计与计算
ＹＫＫ高压电动机冷却器通风计算
周
凤
银川
（宁夏鑫瑞特电机机械制造有限公司，宁夏
７５０２００）
摘要电机额定负载时产生的热量，经过通风散热。本文介绍了ＹＫＫ高压电动机需要的通风系统的风量、风阻和风压的计算，从而为风扇设计提供了依据。热量
风量
摩擦风阻
风压
关键词
近代电动机都采用较高的电磁负荷，以提高材料的利用率，因此必须对电动机进行冷却，以提高其散热能力。绝大多数异步电动机都是以空气为冷却介质的冷却系统，我们称之为电动机的通风。ＹＫＫ高压电动机是封闭式电机，采用带冷却器的外风扇轴向通风系统。该通风系统的设计对电动机的温升影响很大，下面就该通风系统的计算做一介绍：
ＱＡ＝∑Ｐ
ｐｐＡ
ｍ３／ｓ（２）
式中：∑Ｐ———需通风散发的热量；
——冷却空气有效温升，该值根据经验选△ＱＡ—
取，一般可取绕组温升的１／５～１／４；
———空气定压比热容ＷＳ／ｍ３℃，该值与空Ｃｐρ
气的温度、压力有关，在１０℃～７０℃（一个大气压）时约为１０００～１２００ＷＳ／ｍ３℃
１电动机额定负载时散发的热量
电动机运行时产生的损耗包括两部分，第一部分在电动机中转变为热量，需通过通风散发，这一部分损耗包括定转子绕组的损耗、铁心的损耗和杂散损耗；第二部分损耗不在电动机中转变为热量，主要是内外风扇的机械损耗。需要通风冷却散发的热量可由公式（１）比较准确的计算出来：
３３．１
风路风阻的计算等值风路图
ＹＫＫ高压电动机的外风扇轴向通风冷却系统包
括风扇、进风窗、导风罩和由若干冷却管组成的冷却器，其等效风路图表示为图１。
∑ｐ＝ＰＮ（１－η）－ｐａ
式中：ＰＮ———电动机的额定功率，Ｗ；
——电动机的效率；η—
Ｚ１
Ｗ
（１）
Ｈ
Ｚ２Ｚ３Ｚ４
Ｑ
——不在电动机中转变为热量的损耗，该损Ｐａ—
耗可看作是电动机的机械损耗，在电动机电磁设计时做了计算。
Ｚ１：进风窗风阻Ｚ２：导风罩风阻
Ｚ３：冷却管入口和出口风阻Ｚ４：冷却管摩擦风阻Ｈ：风压Ｑ：风量
图１
２通风散热需要的风量
电动机冷却器通风散热需要的风量与电动机的功率、损耗转速、绝缘等级、冷却器的结构等因素有关，可由公式（２）进行初步的计算：
作者简介：周凤（１９７６—），女，助理工程师，主要从事电动机的开发与设计。
▲
—１９—
设计与计算
《宁夏机械》２００６年第３期
３．２进风窗风阻计算式中：ｄ———通风管内径，ｍ；
———通风管出口风速，一般υυ＝８～１６ｍ／ｓ。
３．２．１当进风窗采用铁丝网时的局部损耗系数为：ξ１１＝０．２０；当进风窗采用钢板冲制孔时，因孔壁增厚，通
风的损耗系数加大，酌情取ξ０．６。１１＝０．４～
３．４．２冷却管入口局部损耗系数
３．２．２进风窗风阻
ζ３１＝１（１－Ｓ３１）
２２
２
３
（８）
γζ１１
Ｚ１＝
１１Ｎｓ／ｍ（３）
式中：Ｓ３１———Ｎ个冷却管内孔截面积合计。
３．４．３冷却管出口局部损耗系数
ξ２２＝１
出口风阻３．４．４冷却管入口、
（９）
式中：ｒ———空气密度，当１个大气压，５０℃时ｒ＝１２Ｎ／ｍ３；
——重力加速度，ｇ＝９．８１ｍ／ｓ２；ｇ—
——进风孔的截面积ｍ２（注：应尽量增大Ｓ１１）。Ｓ１１—
３．３导风罩风阻计算
Ｚ３＝
３．５
γζ３１＋ζ３２
（３１）Ｎｓ２／ｍ３（１０）
３．３．１导风罩弯曲时的局部损失系数
冷却管磨擦风阻计算
ζ２１＝２ｇξ
ａ
为９０℃圆弧过渡时，取＝０．３４。
（４）
３．５．１单个冷却管磨擦损耗系数
式中：ξ——空气的动阻力系数，按图２查取，当转角ａ—
ζ４１＝λＬ
式中：λ———磨擦系数；
（１１）
▲
１．００．５０
ξａ
λ＝０．０１２５＋
α
１．１
（１２）
——冷却管长度，ｍ；Ｌ—
——冷却管内径，ｍ。ｄ—
３．５．２单个冷却管磨擦风阻
Ｚ４１＝
２０４０６０８０１００α°
γζ４１
（ｄ２）
Ｎｓ２／ｍ３（１３）
２
▲
：导风罩弯曲的角度α
图２
３．５．３Ｎ个冷却管磨擦风阻
Ｎ个冷却管合成的风阻是单个冷却管风阻的并联
Ｚ４＝
（５）
３．３．２导风罩截面积扩大时，局部损耗系数
１
（
ζｎ＝（１－Ｓ２１）２
２２
式中：Ｓ２１———导风罩直立段面积，ｍ２；
Ｎ）
! ４１
Ｎｓ２／ｍ３（１４）
２
３．６４
风路风阻合计
——导风罩出风口截面积，ｍ２（注：Ｓ２２应尽量Ｓ２２—
小）。
ＺＮ＝Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ４
风压计算
冷却空气损失风压，即工作点风压：
Ｎｓ２／ｍ３（１５）
３．３．３导风罩风阻
Ｚ２＝
３．４
γζ２１＋ζ２２
２１Ｈ＝ＺＮＱＡ
Ｎｓ２／ｍ３（６）
可进行冷却风扇的设计。
Ｎ／ｍ２（１６）
电动机轴向通风系统需要的风压、风量确定后，就
冷却管入口和出口风阻计算
３．４．１冷却管数量Ｎ的确定
Ｎ＝ＱＡ
ｄ２ν—２０—
（收稿日期：２００６－０７－１４）
（７）