电动机水冷却结构设计.docx

煤矿井下用隔爆型三相异步电动机水冷却结构设计 姜瑞杰
2021级机电一体化专业
摘 要 对煤矿井下用隔爆型三相异步电动机水冷却系 统及结构的设计进行探讨. 环绕电动机温度场分析、 热平衡计 算、冷却系统水流参数计算、 冷却水箱结构设计几积（m2）.
（3） 我们设定电动机的热虽主要来自电动机运行中定转 子绕组的损耗、硅钢片铁耗、机械耗及其他杂散损耗,即
H=p2（1/时）
式中,H一时机单位时间产生的热jt （ kw , KJ/h）; p2— 电动机额定输出功率（kw）; *一电动机的效率.
（4） 我们庙宇电动机冷却水箱里的水为了理想液体做定常 流动.

流速的水带出冷却水箱外散发 （传给水箱外壁的热H因H少且 散热条件差可发忽略）,因此对流传热局部是我们钻研的重点. 对流传热的热流虽与其介质性质、 流动速度、接触面积、接触
,热流H:与的过程关系很 , 而是从进口流入,经过内部流道吸收热虽, 果按经典理论公式计算与实际状况差异太大. 根据水的热力学
性质和具体状况,我们采用以下经验公式更符合工程实际要 求.
①=S^Cp(t 进-t 出) (4)
式中,①一单位时间流出水箱的水带走的热H (kw , kJ/h)；
s—水流H ( m3/s) ; p—介质密度(kg/ m3) ; Cp—介质比热
(J/kgC) ； t进一进水口水温,按煤矿井下情况我们设定为了
30C； t出一出水口水温,为了防止烫伤,我们设定为了 50Co
设计的理想状态是电动机运行产生的热虽全部由冷却水
带走(忽略水箱外壁和端盖外壁散发的热虽) ,使电动机温升

H (5)
当发生异常状况造成水流中断时,原热平衡状态将被
, 导致水箱内积水温度
不断升高, 热稳定状态时,断水10min,定子绕组端部温度应不超过相应 绝缘材料的温度限值. 水具有良好的热容性,由水的比热公式
Q=CIVL t (6)
式中,CH水吸收的热H (kw, KJ/h ); C一比热(J/kg C)； M—质虽(kg); △ t一温度增虽(C) o
可知水的质虽越大吸收的热虽越多, 那么能保证电动机内部 热虽不断传出,使定子绕组温度不超过限值. 根据水的热容特 性和相关标准中对水冷式电动机断水要求的时间和温度限定
要求,( 3)为了电动机单
位时间产生的总热n
Q=HT （7）
热平衡方程为了：QA Q即
Cimt >HT （8）
式中,T—电动机断水时间=10min； At=水沸点温度-设定 水箱出口水温.
2水冷系统最小容积确实定

由热平衡方程（8）我们可以初步确定冷却水箱的容积 V.
将M=pV代入式（8）那么
V > HT/CA t p （9）
为了使电动机有较小的结构体积, 我们应结合电磁设计、 机
壳结构设计等具体情况求得水箱的最小容积.

由热平衡方程（4）我们可以初步确定冷却水箱的水流虽.
将式（4）代入式（5）,那么
S>H/ A） （t 出-t 进） （10）

为了保证水箱内冷却水的不断流动, 进入水箱的水流必须具
有一定的压力,该压力是封闭管道中水流动的主要能虽 （即压
能）,我们高该压力为了 P1,出口处的水直接放入环境,其压力 P2等于大气压（压力值采用标准工程大气压） .进水口与出水 口的压力差△ p相当于不等高水位的势能差 （落差）,即：P1-P2= △ p=ho根据伯努利方程阐述的流体在管道内做定常流时的能 虽守恒和能虽转换定律
,进水口与出水口水位势能差将转换为了
P1-P2= △ p=h=V2/2g （11）
因出水口压力P2等于标准工程大气压,那么
2
Pi=P2+V/2g （12）
乂因水箱的水流虽已由式 （10）确定,在我们根据工程结 构要求选用适宜的进水口和出水口标准件管接头, 确定其截面
积计算其流速后,就可进一步计算出进水压力 P1O式（12）
是把水作为了稳态定常流动的理想液体进行计算的, 但因冷却水
箱中水道结构原因及水并非理想液体, 水流过程不可愕然地产
生沿程压力损失和局部压力损失. 实际选用进水压力应大于计