Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Способы охлаждения электрических машин

Способы охлаждения электрических машин

охлаждение электрических машин

По способам охлаждения электрические машины разделяют на два вида: машины с естественным охлаждением и машины с искусственным охлаждением.
 
Естественное охлаждение электрических машин. Эти машины не имеют вентиляторов или каких-либо других устройств, способствующих охлаждению машины. Охлаждение происходит естественным путем за счет теплопроводности и конвекции.
Теплопроводность — это передача теплоты внутри твердого тела от более нагретых к менее нагретым слоям. Например, пазовые части обмотки статора, нагреваясь, передают теплоту через слои пазовой изоляции в сердечник. Через места крепления сердечника теплота передается в корпус статора.
Конвекция состоит в том, что частицы газа (воздуха), соприкасающиеся с поверхностью нагретого тела (лобовые части обмоток, сердечники, корпус), нагреваются, становятся легче и поднимаются вверх, уступая место менее нагретым частицам, и т.д. Такую конвекцию называют естественной. Во вращающейся машине имеет место еще и искусственная конвекция, обусловленная вращением ротора, который создает принудительную циркуляцию газа (воздуха), что усиливает эффект конвекции внутри машины.
Искусственное охлаждение электрических машин. В этих машинах применяют специальное устройство, обычно вентилятор, создающий направленное движение газа, охлаждающего нагретые части машины. Значительную группу машин с искусственным охлаждением составляют машины с самовентиляцией, у которых вентилятор закреплен на собственном валу машины; в процессе работы он, вращаясь, создает аэродинамический напор. Самовентиляция может быть наружной и внутренней.
При наружной самовентиляции воздухом обдувается внешняя поверхность корпуса статора. Машина в этом случае имеет закрытое исполнение с ребристой поверхностью (для увеличения поверхности охлаждения).
При внутренней самовентиляции в корпусе и подшипниковых щитах машины делают специальные отверстия, через которые воздух из окружающей машину среды проникает внутрь машины, охлаждает ее, а затем выбрасывается наружу.
На валу машины закреплен центробежный вентилятор. Вращаясь вместе с валом машины, он затягивает через отверстие в правом подшипниковом щите воздух, создавая внутри машины аэродинамический напор, под действием которого воздух прогоняется через внутреннюю полость машины. Воздух проходит через вентиляционные каналы, зазор и межполюсное пространство (при явнополюсной конструкции машины). При этом он «омывает» нагретые части машины и отбирает у них теплоту и нагретым выходит через специальные отверстия (жалюзи) в левом подшипниковом щите со стороны, противоположной вентилятору.
Для более эффективного охлаждения в магнитопроводе некоторых электрических машин делают вентиляционные каналы, через которые проходит охлаждающий газ. Вентиляционные каналы называют аксиальными, если они расположены параллельно оси машины, и радиальными, если они расположены перпендикулярно этой оси. Вентиляцию, при которой охлаждающий газ перемещается вдоль оси машины, называют аксиальной, если же газ перемещается перпендикулярно оси машины по радиальным каналам, то вентиляцию называют радиальной.

Радиальные вентиляционные каналы получаются делением общей длины сердечника на пакеты по 40—60 мм. Между пакетами оставляют промежутки по 10 мм, которые и являются радиальными каналами. Иногда в машинах применяют радиально-аксиальную вентиляцию. В двигателях с регулировкой частоты вращения «вниз» от номинальной при малой частоте вращения самовентиляция становится малоэффективной, что ведет к чрезмерному перегреву машины. Поэтому в таких двигателях целесообразно применение независимой вентиляции, когда вентилятор имеет собственный привод (частота вращения последнего не зависит от режима работы машины).
Независимую вентиляцию применяют также для охлаждения электрических машин, работающих во взрывоопасной или химически активной среде. В этом случае вентилятор 4 (рис6, а) через трубопровод 3 нагнетает воздух в машину 7 и по трубе 2 выбрасывает его наружу. Такая система независимой вентиляции называется разомкнутой в отличие от замкнутой системы (рис. 3, б). Один и тот же объем газа циркулирует в замкнутой системе, состоящей из двигателя (объект охлаждения) 7, независимого вентилятора 2, трубопроводов 1 и 5 и радиатора охладителя 4. Проходя через радиатор 4, нагретый в машине газ охлаждается посредством холодной воды, проходящей через радиатор (пунктирные стрелки на рис 3, б).
системы вентиляции
Рис. 1. Аксиальная (а) и радиальная (б) системы вентиляции: 1 — статор; 2 — ротор
системы вентиляции электрических машин

Рис. 2. Разомкнутая (а) и замкнутая (б) независимые системы вентиляции
Все способы охлаждения электрических машин принято обозначать буквами 1С, являющимися начальными буквами английских слов International Cooling, остальные буквы и цифры обозначают способ охлаждения машины. Сначала указывается буква, обозначающая вид хладагента: А — воздух, Н — водород, W — вода и т.д.
Если хладагентом является только воздух, то буква опускается.
Затем идет несколько цифр: первая цифра условно обозначает устройство цепи охлаждения для циркуляции хладагента, например воздуха:
О — хладагент свободно поступает в электрическую машину и свободно выводится из нее;
— хладагент поступает в машину через подводящую трубу и выводится из нее через отводящую трубу;
— хладагент циркулирует в замкнутом объеме машины и отдает свою теплоту через поверхность корпуса машины (обычно ребристую) в окружающую среду;
— хладагент циркулирует по замкнутой системе, включающей охладитель, и отдает свою теплоту хладагенту охладителя, встроенного в машину;
— то же, что и 7, но охладитель установлен вне машины.
Вторая цифра обозначает способ перемещения хладагента:
— хладагент перемещается за счет свободной конвекции, вентилирующее действие ротора незначительно;
— хладагент перемещается с помощью вентилятора, расположенного на валу машины;
— хладагент перемещается с помощью вентилятора, расположенного не на валу машины, но вращаемого этим валом через передающее устройство, например зубчатую передачу;
— то же, что и 2, но вентилятор вращается отдельным двигателем, получающим питание от выводов охлаждаемой машины;
— хладагент перемещается с помощью независимого вентилятора, установленного вне охлаждаемой машины и включенного в сеть, независимо от нее;
— хладагент перемещается внутри машины за счет движения машины через хладагент, например тяговый двигатель.
Если машина имеет несколько цепей охлаждения (например, внутренняя вентиляция и наружный обдув), то в обозначении может быть четыре цифры: две — для обозначения наружной цепи охлаждения и две — для внутренней.
Рассмотрим примеры некоторых наиболее применяемых способов охлаждения электрических машин.
А. Разомкнутые системы охлаждения:
IC01 — защищенная машина с внутренней самовентиляцией, вентилятор расположен на валу машины;
IC31 — защищенная машина с самовентиляцией, вентилятор расположен на валу машины, воздух поступает в машину и удаляется из нее с помощью подводящей и отводящей труб;
IC37 — защищенная машина с принудительной вентиляцией, воздух поступает в машину и удаляется из нее с помощью подводящей и отводящей труб, вентилятор приводится во вращение отдельным двигателем;
IC0040 — закрытая машина с естественным охлаждением без внешнего вентилятора;
IC0141 — закрытая машина с самовентиляцией, ребристая или гладкая поверхность станины обдувается снаружи внешним вентилятором, расположенным на валу машины.
Б. Замкнутые системы охлаждения:
ICW37A81 — замкнутая система самовентиляции воздухом, водяной охладитель встроен в охлаждаемую машину,
ICW37A97 — замкнутая система принудительной вентиляции воздухом, водяной охладитель установлен отдельно от охлаждаемой машины;
ICW37A91 — замкнутая система самовентиляции воздухом, водяной охладитель установлен в фундаментной яме;
ICW37A86 — замкнутая система принудительной вентиляции воздухом, водяной охладитель установлен непосредственно на машине.
Применяемые в электрических машинах способы охлаждения находятся во взаимосвязи с конструктивными формами исполнения этих машин.

 
« Способы возбуждения машин постоянного тока   Способы получения периодических изменений индуктивностей обмоток при вращении ротора »
электрические сети