ГЛАВА ПЕРВАЯ
ИССЛЕДОВАНИЕ, СОПОСТАВЛЕНИЕ И ВЫБОР СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ВЗРЫВОНЕПРОНИЦАЕМОГО ИСПОЛНЕНИЯ
1. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ОХЛАЖДЕНИЯ
Взрывозащищенным называется электрооборудование, обеспечивающее безопасность его применения в условиях взрывоопасных помещений и наружных установок. У оборудования взрывонепроницаемого исполнения оболочки электродвигателей должны выдерживать максимальное давление внутреннего взрыва воспламеняющихся газов, паров или пыли, которые могут проникнуть извне или образоваться внутри оболочек, без повреждения их и препятствовать распространению внутреннего воспламенения через зазоры или отверстия в окружающую взрывоопасную среду. Такие электродвигатели конструктивно должны выполняться в закрытом исполнении. Взрывонепроницаемость обеспечивается прочностью оболочки электродвигателя и выбором зазоров между сопрягаемыми деталями ее. Кроме того, температура наружных поверхностей оболочки электродвигателя, а также всех деталей, не защищенных этой оболочкой, не должна в рабочем режиме превышать температуру самовоспламенения вещества, которое может образовать в окружающей среде взрывоопасную газопаровоздушную смесь.
Особенности охлаждения и тепловых исследований электродвигателей вытекают из изложенных выше требований. К ним в первую очередь следует отнести равномерность охлаждения наружных поверхностей электродвигателя. Поэтому при проектировании электродвигателей должен быть широко поставлен исследовательский поиск интенсификации их охлаждения.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ
Как известно, в активных частях электродвигателя происходит потеря некоторой части энергии с переходом ее в тепло, что ограничивает мощность электродвигателя.
Рис. 1-1. Конструктивные варианты охлаждения электродвигателей при наружном обдуве статора и отсутствии внутренней циркуляции воздуха (система охлаждения I).
а —станина статора оребрена (IA-I); б — спинка пакета статора открыта для обдува наружным воздухом (IA-2).
Таким образом, важнейшим условием увеличения мощности электродвигателя является лучшее его охлаждение. В настоящее время существует большое число различных систем и схем охлаждения электродвигателей закрытых и взрывонепроницаемого исполнения. Для облегчения поиска путей дальнейшего совершенствования охлаждения приведем следующую классификацию систем охлаждения,
Рис. 1-2. Электродвигатели с системой охлаждения НА при двух схемах внутренней циркуляции воздуха. а — аксиально-последовательная внутренняя циркуляция воздуха; б — аксиально-параллельная внутренняя циркуляция воздуха.
а) Электродвигатели с воздушным охлаждением.
Системы охлаждения электродвигателей с воздушным охлаждением можно разделить на три принципиально различных типа (вида), которые в свою очередь еще подразделяются на ряд конструктивных вариантов и схем вентиляции. В основу классификации систем охлаждения положим способ и путь передачи тепла в окружающую среду (к наружному воздуху).
- — система, в которой все тепло от мест генерирования теплопроводностью передается к наружной поверхности статора, а с нее естественной конвекцией или обдувом отводится в окружающую среду.
- — система, в которой все тепло от мест генерирования передается воздухом внутренней циркуляции в специальный теплообменник, с поверхностей которого наружным воздухом тепло уносится в окружающую среду.
Рис. 1-3. Электродвигатели с системой охлаждения ПВ при различных схемах внутренней циркуляции воздуха.
1— радиально-согласная циркуляция внутреннего воздуха; 2— радиально- встречная циркуляция внутреннего воздуха; 3 — аксиально-радиальная согласная циркуляция внутреннего воздуха; 4 — аксиально-радиальная встречная циркуляция внутреннего воздуха.
- —система, в которой тепло от мест генерирования передается в окружающую среду и по I и II способам, т. е. смешанная система охлаждения.
Наиболее типичными представителями I системы охлаждения являются конструкции:
IA-1 с оребренной станиной (рис. 1-1,а);
IA-2 с непосредственно обдуваемой наружным воздухом спинкой пакета листов стали статора (типа МА36) (рис. 1-1,б).
II система охлаждения включает много вариантов схем внутренней циркуляции воздуха, которые в свою очередь можно разделить на две группы:
IIА — схемы, при которых статор и ротор не разделены радиальными каналами на пакеты (рис. 1-2);
IIВ — схемы, при которых статор и ротор разделены радиальными каналами на пакеты (рис. 1-3).
Рис. 1-4. Электродвигатели с наружным обдувом оребренного статора с двумя конструктивными вариантами охлаждающих каналов воздуха внутренней циркуляции—система охлаждения IIIА.
1 — в коробчатых каналах, прилегающих к станине; 2—в трубках или каналах другой формы, не прилегающих к станине.
III система охлаждения может иметь очень много конструктивных вариантов и схем циркуляции внутреннего воздуха.
Однако в настоящее время наиболее широкое применение получила только аксиально-последовательная внутренняя циркуляция воздуха с двумя конструктивными вариантами охладителей внутреннего воздуха.
IIIА — оребренный обдуваемый статор с аксиальнопоследовательной внутренней циркуляцией воздуха (рис. 1-4).
В табл. 1-1 приведена классификация систем охлаждения с учетом известных и перспективных конструктивных вариантов и схем.
б) Охлаждение электродвигателей водой.
Охлаждение электродвигателей взрывонепроницаемого исполнения проточной водой может быть только косвенным. Систем охлаждения при косвенном водяном охлаждении асинхронных взрывонепроницаемых электродвигателей можно насчитать три типа, если пользоваться приведенной выше классификацией. Во всех трех системах охлаждения по принятой классификации при замене наружного обдува воздухом на воду получается косвенное водяное охлаждение.
