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              淺談電機的冷卻方式

              發布時間:2019-04-28 20:51:00 點擊:    

               
               

              無錫伯頓起重電機2019年4月28日訊  近代電機都采用較高的電磁負荷,以提高材料的利用率,電機的單機容量也日益增大,因此必須改進電機的冷卻系統,以提高其散熱能力。除個別小型或特種電機外,絕大部分電機都是采用風扇強迫空氣流動來冷卻電機的。

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              電機冷卻發展足跡

              早在1928年,用于改善電力網路功率因數的同步調相機采用氫氣作為冷卻介質獲得成功。試驗證明,由于減小了氣體的機械摩擦損耗和提高了散熱能力,同樣尺寸的電機采用氫冷后可提高容量20~25%或更多,且效率也提高。此后,汽輪發電機采用氫冷技術被迅速推廣。五十年代以后,在大容量電機,特別是汽輪發電機中采用了內冷系統。所謂內冷就是使導體中產生的熱量直接傳遞給冷卻介質,而不通過絕緣。最初,在內冷系統中普遍采用氫氣作為冷卻介質,后來為了進一步提高冷卻能力,又開始采用液體(水或油)作為冷卻介質。

              1955年,英國一家電機公司首先完成一臺容量為30千瓦,定子水內冷,轉子一般氫冷的汽輪發電機,效果良好,其電負荷比空氣冷卻時提高4~5倍,而繞組溫升還沒超過允許值。對于定轉子繞組都用水內冷的雙水內冷汽輪發電機的研究和制造,我國廣大的電機工作者作出了顯著的成績。目前世界各國除對已有的冷卻方式進一步深入研究外,還在研究和發展包括利用低溫超導技術在內的各種冷卻方式。

              根據冷卻介質的不同來劃分電機的冷卻系統較為方便。目前在電機制造中最廣泛采用的是以空氣為冷卻介質的空氣冷卻系統。本章主要敘述空氣冷卻系統,對于采用其他介質的冷卻系統我們再擇時機探討。

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              關于電機空氣冷卻

              空氣冷卻的電機結構簡單,成本較低;其缺點是空氣的冷卻效果較差,在高速電機摩擦損耗較大。采用空氣冷卻的通風系統的結構類型非常繁多,Ms.參今天與大家作一個簡單介紹。

              ● 開路冷卻或閉路冷卻

              冷卻的電機,其冷卻空氣由電機周圍抽取,通過電機后,再回到周圍環境中去。閉路冷卻的電機,其初級冷卻介質通過電機,沿著閉合線路進行循環;初級冷卻介質中的熱量經結構件或冷卻器傳遞給介質。

              ● 徑向、軸向和混合式通風系統

              電機內冷卻空氣流動的方向,空氣冷卻系統可以分為徑向、軸向和混合(徑、軸向)式三種;徑向通風系統便于利用轉子上能夠產生風壓的零部件作用,因而得到廣泛的應用。軸向通風系統便于安裝直徑較大的風扇,以加大通風量。主要缺點是沿軸向方向上冷卻不均勻,且不便于利用轉子上部件的鼓風作用。軸向通風系統在國內一般僅用于中小型直流電機中。

              實際上,所謂徑向或軸向通風系統只是就冷卻介質在電機內所起冷卻作用的主要方面,純粹的徑向或軸向通風系統是較為少見的?;旌鲜酵L系統兼有軸向和徑向兩種通道,但往往還是偏重一種。大型直流電機大多是以軸向為主的混合式系統,而汽輪發電機中廣泛應用的以徑向為主混合式系統。

              ●吸入式和壓入式

              根據冷卻空氣是首先通過電機的發熱部分,再通過風扇,或是相反,采用空氣冷卻的系統可分為吸入式及壓入式兩種。

              由于吸入式的冷空氣首先和電機的發熱部分接觸,且能采用直徑較大的風扇,而壓入式的冷卻空氣卻先通過風扇,被風扇的損耗加熱后,再和電機的發熱部分接觸(高速電機中,風扇損耗引起的空氣溫升可達5℃左右),因此吸入式的冷卻能力較高。

              直流電機中,風扇多裝在非換向器端,如采用壓入式冷卻系統可避免電刷磨損的炭粉進入電機,但這時大部分風量經由定子極間空間吹過,而吹拂轉子的風量較少,致使損耗較多的轉子散熱困難,這時要采取適當措施散熱。

              ●外冷與內冷

              采用空氣冷卻的系統一般都采用外冷或所謂表面冷卻方式,但為了提高冷卻能力,也有采用內冷方式的,例如水輪發電機的勵磁繞組,可采用空氣內冷。國外在容量不大的汽輪發電機轉子繞組上也用過空氣內冷。但內冷系統結構復雜,且對冷卻氣體要求十分干凈,因此目前還很少在采用空氣作為冷卻介質的電機中使用。

               
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