鼠籠型電機離心式徑向風扇程序設計

(佳木斯防爆電機研究所，黑龍江佳木斯 154005)

鼠籠型電機離心式徑向風扇程序設計

閆丹

(佳木斯防爆電機研究所，黑龍江佳木斯 154005)

鼠籠型電機離心式徑向風扇程序設計概括起來就是首先根據(jù)電機通風系統(tǒng)的結構或方式確定電動機所需風量，以及風扇的壓力的機械耗，進而通過計算確定離心式風扇葉輪的內徑、外徑和葉片的寬度，并最終確定鼠籠型電機離心式徑向風扇的結構尺寸的過程。

鼠籠型電機；離心式徑向風扇；冷卻風量；風扇壓力

0 引言

鼠籠型電動機最常采用離心式風扇，因為它能產生的較高壓力最適合一般電機特別是中小型鼠籠型電機通風系統(tǒng)的需要。風扇的合理設計對電機性能有著重要意義，但是由于專業(yè)性的限制，設計者對電機上的離心式風扇結構設計大多不是很熟悉，因此電機的離心式風扇仍是電機技術需要研究的關鍵。本文就離心式徑向風扇的工作原理、特性及計算要點作如下說明。

1 離心式徑向風扇的工作原理和特性

鼠籠型電機離心式該向風扇的工作原理和特性詳見如下論述。電機風扇的計算目的，在于保證電機各發(fā)熱部件有合理的空氣流量流過，用來保證通風系統(tǒng)的壓力，以便確定電機表面散熱系數(shù)，為溫升計算創(chuàng)造條件。圖1是離心式風扇葉輪的結構示意圖，當葉輪旋轉時，葉片間的空氣被所產生的離心力向葉輪外緣的方向甩出去，新的氣體會不斷地從葉輪內徑處補充進來，形成氣體的不斷流動，其結果是獲得了氣體壓力以使其能順利通過風路。

圖1離心式風扇葉輪結構圖

在風扇運行時，風扇所產生的壓力HL和流量Q之間的關系屬于風扇的外特性，其關系式見式(1)

(1)

式中，γ—氣體的重度；g—9.8m/s2；u1—葉輪內徑的線速度m/s；u2—葉輪外徑的線速度m/s；b—葉片的寬度m；Ω—葉輪的角速度；β1—葉片入口角度(度)；β2—葉片出口角度(度)。

從式(1)可以分析葉片的出、入口角度對風扇外特性的影響，入口角度見圖2。入口角β1一般總是小于或等于90°，因為這樣可以減少氣體進入風扇時的損耗，但出口角β2則可以等于、大于或小于90°，按β1和β2之間的關系，如圖3所示，離心式風扇可以分為三類，詳見表1。

表1 離心式風扇分類表

圖2葉輪入口及出口的速度三角形

圖3離心式風扇的外特性

2 電動機所需冷卻風量計算公式

2.1 徑向式葉片風扇計算程序

(2)

式中，η—取值電機效率；P2—電機額定效率kW；θa—冷卻空氣進入電機后到的溫升，通常取15～20℃。

2.2 風扇壓力的算法

(3)

式中，η1—0.16～0.2；Pj—風扇的輸入功率，可近似等于電機的機械耗(W)。

2.3 機械耗估算

Pj—電機的機械損耗(W)的估算

(1)2極防護式電機

(2)4極以上防護式

(3)2極封閉型自扇冷式

(4)4極以上封閉型自扇冷式

式中，D1—定子外徑cm；D2—轉子外徑cm；p—電機極對數(shù)。

2.4 風扇結構計算

離心式風扇的計算主要是確定徑向風扇葉輪的內徑D1、外徑D2、葉片的寬度b。其過程：(1)首先根據(jù)通風系統(tǒng)或方式和電機的結構選定徑向風扇葉輪的外徑D2。對于軸向通風系統(tǒng)，D2應盡量選擇最大可能的數(shù)值，以便產生較高的風壓。(2)按照選定的外徑D2確定線速度u2

(3)

式中，n—風扇轉數(shù)，與電機相同；D2的單位(m)。

(3)假定QM=2Q則風扇葉輪外徑處的圓型表面積

(4)

(4)確定風扇葉片的寬度b

(5)

(6)

故葉輪的內徑為

(7)

式中，n—風扇轉數(shù)，與電機相同；D1的單位(m)。

(6)葉片數(shù)N

(8)

3 計算實例

一臺小型鼠籠式異步電動機其額定功率為22kW，額定轉速為1500rad/min，額定電壓為380V，通風系統(tǒng)為封閉式冷卻。電機的機械損耗為0.102kW，在額定負載時電機的效率為93.64%，所以所需風量為

=0.085(m3/s)

風扇壓力

為了制造及工藝上的便捷，采用徑向葉片的離心式風機，風扇都裝在轉軸上，故轉速為1500rad/min。根據(jù)結構設計，風扇外徑為D2=0.34m得

假定QM=2Q，則風扇葉輪外徑處的圓型表面積

確定風扇葉片的寬度b

則風扇內徑線速度

故葉輪的內徑為

葉片數(shù)N

取N=12。

4 結語

因此風扇的計算在電機設計過程中是一個重要環(huán)節(jié)。設計風扇時應依據(jù)預定的通風方式以及風扇的具體安裝位置和電機整個結構綜合考慮，才能確保電機通風冷卻系統(tǒng)的有效運行。

[1] 鄭龍平，高靜，李光耀.閉口槽充水式高壓潛水電機的設計.防爆電機，2014.

[2] 李賢明，王同章，周平.大功率高速電動機高效率低噪聲離心風扇的研究與設計.防爆電機，2005.

[3] 翟洪波，田春梅.鼠籠型電動機轉子堵轉溫度的設計方法.防爆電機，2006.

ProgramDesignonCentrifugalRadialFanofSquirrel-CageMotor

YanDan

(Jiamusi Explosion-Proof Electric Machine Institute, Jiamusi 154002, China)

Program design for centrifugal radial fan of squirrel-cage motor is summarized. Firstly, the required air volume of motor and the mechanical loss of fan pressure are determined according to structure and type of the ventilation system. And then, the inner and outer diameters of impeller and the blade width of centrifugal fan are determined by calculation. Finally, structural dimension of the fan is determined.

Squirrel-cage motor；centrifugal radial fan；cooling air volume；fan pressure

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.06.04

TM302

A

1008-7281(2017)06-0012-003

閆丹女1978年生；畢業(yè)于哈爾濱師范大學漢語言文學專業(yè)，現(xiàn)從事電機技術工作.

2017-06-27