[發明專利]電機空冷器不同材質冷卻管冷卻效果對比試驗方法

在審

• 申請號: 201710375720.X
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107102027A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 李賢明;李樂水
• 申請（專利權）人: 淄博高新區成大機械設計研究所
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高壓電機空冷器不同材質冷卻管冷卻效果對比試驗方法，尤其是一種空空冷高壓電機空冷器不同材質冷卻管冷卻效果對比試驗方法，屬于機械設計技術領域。

背景技術

現有的空空冷高壓電動機主要電壓等級為6000V和10000V，空冷器的冷卻管可以采用不同材質，主要有鋼管和鋁管，很少有采用銅管的，不同材質的冷卻管的導熱系數不同，用它做成的空冷器的散熱效果也不同，空冷器廠家為了降低成本，采用鋼管做冷卻管的比較多，這對于普通效率的高壓電機還是可以的，但是對于功率比較大的二級能效以上的高壓高效電機就勉為其難了，經常出現因為空冷器冷卻效果不好導致的電機整體溫升過高的現象發生。

空空冷卻器是流經冷卻管內的低溫空氣通過管壁進行熱量交換，把冷卻管外也就是電機內的熱空氣進行冷卻的裝置。冷卻管的導熱系數對換熱效果影響較大。

導熱系數λ是指在穩定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側表面的溫差為1度（K或℃），在1秒內，通過1m²面積傳遞的熱量，單位為W/m.K（瓦/米.度），導熱系數與材料的組成結構、密度、含水率、溫度等因素有關。

由于銅管的導熱系數是400，鋁管的導熱系數240，鋼管的導熱系數78，304不銹鋼的導熱系是16.2；為了響應國家節能減排產業政策的要求，最大限度地提高空冷器的散熱效果，降低電機內外風扇的損耗，從而提高電機效率，降低電機的運行成本，盡可能采用鋁管充當空冷器的冷卻管，必要時可以考慮采用銅管（注：空水冷卻器就是采用銅管作為冷卻管）。

有些廠家聲明，當冷卻管的厚度很薄，達到1mm厚的時候，在電機穩定運行的狀況下，由于電機內部溫度較高，電機內外的溫差較大，相同規格尺寸和數量、不同冷卻管材質的空冷器，鋁管空冷器的換熱量只比鋼管空冷器的換熱量大5～8%。但是卻拿不出確切的試驗數據和試驗過程，這種理論也是講不通的。特別是不方便也沒有電機廠家試驗過在三臺相同型號的電機上采用不同數量不同材質的冷卻管做成的外形尺寸不同的空冷器同時進行溫升試驗。來驗證冷卻效果。因為，采用不同材質冷卻管制成的換熱量相同的冷卻器，所采用的冷卻管的數量是不同的，而數量上具體相差多少最合適，沒有準確的試驗數據，所以現在的冷卻效果差異只是一個估算，不是很準確，現實中經常出現因為空冷器設計不合理造成電機溫升過高的事情。

發明內容

本發明設計出一種簡單易行、準確可靠的電機冷卻器不同材質冷卻管冷卻效果的對比試驗方法。

本發明所述的試驗方法是在同一臺電機的冷卻器上同時裝上三種相同數量不同材質的冷卻管，進行溫升試驗時通過測量冷卻管的平均出風溫度來判斷冷卻效果差異。

本發明的有益效果是在一臺電機上同時進行三種材料冷卻管的冷卻效果試驗，試驗條件相同，換熱量相同，試驗的工作量小，試驗數據準確。

附圖說明

附圖是本發明所述空空冷高壓電機的空冷器結構示意圖；

其中：右端是獨立風機，縱向水平放置的冷卻管有4排4列。

具體實施方式

如附圖所示，本發明電機空冷器不同材質冷卻管冷卻效果對比試驗方法的一種具體實施例，其中：右端是獨立風機，縱向水平放置的冷卻管有4排4列，實際數量遠遠超過圖示數量，有300到800根。該試驗是在同一臺電機上進行，從電機冷卻器的左端部看，所有冷卻管采用等間距層層平鋪的方式布置，而不是采用W型或M型方式布置，不同材質冷卻管的長度、直徑和管壁厚度完全相同，便于對比冷卻效果。從第一層冷卻管開始布置，從左側開始依次按照鋼管、鋁管、銅管、鋼管、鋁管、銅管……的次序間隔布置；到第2層時接第一層的次序繼續布置，依次類推，直到最上面一層鋪滿，這樣能夠保證三種冷卻管的數量、冷卻管口進風溫度、換熱空間和冷卻管內、外總的通風量也是相同的，但是由于冷卻管的導熱系數不同，換熱能力和換熱量也是不同的，導致冷卻管口的平均出風溫度不同，也就是冷空氣通過冷卻管后升高的溫度不同，間接反映出電機內部降低的溫度不同，從而能夠反映出導熱系數不同的不同材質的冷卻管實際散熱能力的差異。為設計空冷器時確定不同材質冷卻管的數量提供直接的技術參數，確保所設計的空冷器既滿足了散熱量的要求，又不會因為盲目增加冷卻管的數量而導致原材料的浪費。

該試驗通過同一臺電機進行一次試驗，通過分別計算不同材質冷卻管的平均出風溫度，比較其差額，能準確地反映出采用不同材質的冷卻管的空冷器的冷卻效果的差異，具體體現出空冷器的降溫效果差幾度。也就是電機的溫升差幾度。