Охлаждение электродвигателя переменного и постоянного тока

Для повышения надежности и увеличения сроков эксплуатации электродвигателя в его конструкции предусмотрено наличие эффективной системы охлаждения.

Классификация типов охлаждения электродвигателей

Вентиляция электродвигателя подразделяется на два типа, это:

1. Замкнутый цикл вентиляции, в паспортных данных электродвигателя обозначен индексом – ICW37.
2. Разомкнутый цикл – индекс IC31.

В обоих циклах подача воздуха осуществляется в оболочку или камеру электродвигателя, но в замкнутом цикле выброс воздуха наружу не производится, а по воздуховоду поступает в охладитель, после чего, при помощи добавочного вентилятора, охлажденный воздух подается обратно в двигатель.

Замкнутый охлаждающий цикл

Замкнутый цикл можно охарактеризовать тем, что воздух циркулирует в системе воздушного охлаждения. Воздухоохладитель, в котором осуществляется теплообмен между воздухом и охлаждающей водой, устанавливается перед электродвигателем. В воздушном пространстве перед вентилятором наблюдается воздушное давление равное атмосферному давлению. Температура охлаждающей жидкости на входе в охлаждающее устройство не должна превышать +30о С, а давление воды внутри воздухоохладителя не должно превышать 300 кПа. Согласно договоренности с изготовителем в воздухоохладителях может применяться морская вода.

Охлаждающий цикл разомкнутого типа

Разомкнутый цикл подразумевает удаление отработанного воздуха при помощи отверстий жалюзи в корпусе статора электродвигателя. Разомкнутый цикл выполняется двух типов:

1. Исполнение системы с забором воздуха в двигатель из машинного зала и выбросом воздуха наружу из зоны обслуживания.
2. Забор воздуха из специального помещения (подвала) и выбросом его внутрь машинного зала.

Разомкнутый цикл подразумевает использование для электродвигателей большой мощности — от 6300 до 8000 кВт. Для этого типа охлаждения непременным является наличие воздушных фильтров, предназначенных для получения чистого воздуха. Обязательно использование фильтров грубой и тонкой очистки, они используются совместно с коробами для отвода отработанного воздуха за границы рабочей зоны, где установлено оборудование. Выброс воздуха при разомкнутом цикле не должен происходить во взрывоопасное помещение. Для осуществления нормального режима охлаждения, расход воздуха должен быть не менее 3 м3, для этой цели предназначен специально установленный вентилятор.

Конструктивные особенности системы охлаждения асинхронного двигателя

Вентиляция асинхронного электродвигателя осуществляется по замкнутому циклу за счет использования специально для этого предназначенных воздухоотделителей. Вентиляторы располагаются на валу ротора электродвигателя. Отработанный воздух высокой температуры подвергается охлаждению в трубчатых воздухоохладителях, монтаж которых в двигателях со значением мощности до 2000 кВт выполнен в специальном туннеле фундамента. Асинхронные машины с более высокой мощностью располагают воздухоохладителями, расположенными в верхней части статорного корпуса.

Система охлаждения синхронного двигателя

Синхронные электродвигатели выполняют, как правило, продуваемого типа. Для продувки используется исключительно чистый воздух, согласно требованиям правил эксплуатации электроустановок. Нормальное исполнение двигателя подразумевает наличие замкнутого или разомкнутого охлаждающего цикла. В случае с синхронными машинами, охлаждение происходит за счет вентиляторов, установленных на валу двигателя, между наружными щитами и специальными защитными кожухами, прикрывающими контактные кольца. Воздухоохладители представляют собой трубки с проволочным оребрением. Давление в системе охлаждения контролируется приборами типа СПДМ.

Система вентиляции машин постоянного тока

Существует два типа охлаждения машин, это:

1. Естественная вентиляция, без применения специальных устройств охлаждения.
2. Машины с внутренней и наружной самовентиляцией.

Внутренняя самовентиляция заключается в прохождении воздушного потока во внутренней части машины, при наружном охлаждении, вентилятор расположен вне двигателя, он обдувает ребристую поверхность двигателя.

Внутренняя вентиляция подразделяется на нагнетательный или вытяжной тип, это зависит от установки вентилятора относительно к воздушному потоку, задействованному в охлаждении.

Вытяжная вентиляция аксиального или осевого типа, осуществляется за счет создания внутри машины разряженного воздуха. В этом случае воздух из атмосферы нагнетается в машину, а затем выбрасывается наружу. Осевая или аксиальная нагнетательная вентиляция работает на основе забора вентилятором воздуха, нагнетании его в машину с последующим удалением. Аксиальная вентиляция осуществляется при помощи вентиляционных каналов, расположенных внутри корпуса, параллельно валу.

При использовании радиальной вентиляционной конструкции, воздушный поток движется по каналам, расположенным перпендикулярно валу.

Недостаток самовентиляции заключается в том, что в следствии уменьшения скорости вращения, падает производительность вентилятора.

Для машин постоянного тока используется независимая вентиляция. Она бывает протяжного и замкнутого вида. Протяжная вентиляция, несмотря на свою эффективность, обладает существенным недостатком, на внутренних поверхностях машины происходит скопление грязи и пыли, что ведет к ухудшению охлаждения и может привести к аварии. Фильтры в этом случае использовать неэффективно, они слишком быстро засоряются и требуют частой замены.

Использовать замкнутый цикл более рационально, загрязнения отсутствуют, кроме воздуха можно использовать водород. Водородное охлаждение способствует десятикратному снижению вентиляционных потерь, повышается срок службы изоляции, так как отсутствуют окислительные процессы. Для предупреждения взрыва и скопления гремучих газов, по воздуховодам предварительно пропускают углекислый газ. Заполнение машины постоянного тока осуществляется под давлением выше атмосферного, что не дает воздуху попасть внутрь машины.

Требования к системе вентиляции

Для эффективности системы вентиляции, при необходимости в одновременном применении нескольких электродвигателей, предусматривается использование индивидуальной или групповой системы охлаждения. В том случае, когда первый вариант невозможен, используют систему вентиляции общую для всех электродвигателей.

Необходимо использовать вентиляторы для основного рабочего периода с возможностью применения дополнительного (резервного) вентилятора.

Групповая система охлаждения, при замкнутом цикле, подразумевает дополнительное применение самостоятельной, предварительной продувки всех машин перед пуском, в индивидуальном порядке. Это делается с целью обеспечить эффективный воздухообмен, позволяющий увеличить его стандартное значение в контуре электродвигателя в определенное, заданное время в пять раз.

Система вентиляции в обязательном порядке должна быть оборудована:

1. Клапанами перекидного или лепесткового типа для отключения вентилятора, находящегося в резерве.
2. В вентиляционной камере должны быть установлены обратные клапаны, они служат для отключения воздуховода от помещения, в котором находится взрывоопасное оборудование на время остановки вентиляционной системы.
3. Для электродвигателя продуваемого типа должна быть предусмотрена блокировка вентиляционных систем, не разрешающая запуск двигателя без выполнения предварительной продувки и без создания требуемого давления в вентиляционном контуре электродвигателя.
4. Должен быть выполнен монтаж шибера, который отключит продуваемый электродвигатель от воздуховодовода на время простоя.
5. Рекомендуется монтаж воздуховодов вести открыто, выполнять его необходимо из сваренных труб с толщиной минимум 1.6 мм. На протяжении всего воздуховода необходимо использовать минимум фланцевых соединений, использовать фланцы допускается только в области подключения к электродвигателю для его последующего демонтажа.
6. Скрытые воздуховоды разрешаются только в исключительных случаях, при условии наличия засыпных каналов там, где присоединение к электродвигателю выполняется ниже высоты пола. В этом случае фланцевые соединения необходимо исключить из конструкции.
7. Выброс воздуха для электродвигателей, расположенных во взрывозащищенном помещении, при разомкнутом цикле охлаждения, извне помещения, выше уровня крыши не менее 1 м.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.