交流电机的损耗有哪些(电动机的机械损耗公式)

后一期，基于理想流体，MS参数解释了“压头”——流体内部独特的能量形式。今天，女士参与一起了解实际流体，谈一谈流体运动时的损失计算。

与理想流体相比，实际流体及其运动方程具有粘性，管道对流体也具有各种形式的阻力，因此管道中的流体(如电机中的空气)在流动时必然会造成能量损失。根据不同部位和原因，损失分为摩擦损失和局部损失两种。

摩擦损耗,管道表面附近的流体边界层中存在较大的速度梯度DV/DN，粘度引起的摩擦力= DV/DN较大，摩擦把机械能转化为热能向四周散发.

局部损耗管道形状发生突变的地方，如管道横截面突然膨胀或收缩、转轮转动等。流体相互碰撞，导致涡流和额外的内耗损失。由于涡流的形成也与边界层中的流体摩擦有关，因此不能完全脱离摩擦损失。

气体冷却的电机中，一般管道不长而形状较为复杂多变，流体能量的损耗主要是局部损耗。

在实际流体稳态运动方程,的电机冷却系统中，流体的高度位置在运动过程中基本不变，理想的流体运动方程(伯努利方程)如下

p+(/g)V2/2=常数……(1)

在公式(1)中，V——流量(米/秒)

P——压力能(牛顿/平方米)

g—— 9.81 (m/s2)

伽马——重度(北/s3)

考虑到实际流体运动过程中的能量损失，(1)应写成

p1+(/g)V12/2=p2+(/g)V22/2+p……(2)

也就是说，当流体从位置1移动到位置2时，压力降低了p。，因为总能量的一部分变成了损失。

摩擦损失引起的压降如果流体在一根横截面不变的直管中流动，流体在管两端的速度，V1、V2,是不变的，即V1=V2，公式(2)转化为

p1- p2=p……(3)

也就是说，当流体从位置1(管道的起点)移动到位置2(管道的终点)时，由与管道的摩擦引起的压力损失p是流体的部分静压。

不管层流还是湍流，对于圆管，摩擦引起的压降p可以表示为

p=l/d/gV2/2= /gV2/2……(4)

在公式(4)中

=

λ—— 摩擦系数

l—— 管道长度

d—— 管道直径或其等效直径

Δp以流体的动压力的形式表示，但不能因此按式(4)误认为摩擦损耗与流速的平方成正比，因式中摩擦系数λ非常数，它也是速度的函数。在层流及紊流的初期，λ随速度的增高而减小，并和管壁的光滑程度有关；达到完全紊流后，λ与速度无关，只和管壁的光滑程度有关。在电机中，由于有旋转的部件，可认为其中的空气或其他流体总是处在紊流状态中，此时

λ=0.02～0.065，管壁光滑的金属管道取下限，粗糙管道如由叠片形成的管道取下限。

当管道截面为矩形等非圆形管道时，按圆形管道中直径等于截面积与周长之比的概念计算，即

d=4S/L……(5)

式(5)中 d —— 管道等效直径

S —— 管道截面积

L —— 管道周长

截面为矩形时，式(5)转化为

d=2ab/(a+b)……(6)

式(6)中 a、b为矩形二边的尺寸。

局部损耗引起的压力降

电机冷却系统内，局部损耗占很大的比重。与摩擦损耗类似，局部损耗也以流体的动压力为基值表示：

Δp= ζ·γ/g·V2/2……(7)

这里ζ为局部损耗系数，在几何相似的管道中，ζ是常数。实验证明：局部损耗Δp确与V2成正比，且也表现为流体静压力的减小。

常见几种情况局部损耗系数计算方法：

●管道截面突然扩大

ζ=(1-S1/S2)2……(8)

S1、S2为截面突变处两边的管道截面积，S1<S2。公式中的ζ是对小截面处的流速而言，即式(7)中的V应用S1管道中的速度代入。

●管道截面突然缩小

ζ≈(1-S2/S1)/2……(9)

S1、S2为截面突变处两边的管道截面积，S2<S1。公式中的ζ也是对小截面处的流速而言，即式(7)中的V应用S2管道中的速度代入。

●出口和入口

出口是截面扩大的特例，这时式(8)中S2=∞，所以ζ=1，表示出口处流体将带走它包含的全部动能。为减少出口损耗，可采用扩散器以减小出口处流体的流速。

入口处的局部损耗随入口的结构情况而不同，分为三类：

1. 有凸缘入口，ζ=0.7～1。

2. 无凸缘的直角入口，ζ=0.5。

3. 带圆角的入口，ζ=0.2～0。

● 管道改变方向

管道的方向改变时，在弯曲处所引起的局部损耗取决于弯曲的角度、管道的形状及尺寸等因素。在电机中，由于气流方向的改变引起的局部损耗可用下式计算：

Δp= ξαV2……(10)

式(10)中V——管道中空气的速度

ξα——当转角为α时，空气的动阻力系数。

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