Процесс работы двигателя фактически представляет собой процесс взаимного преобразования электрической энергии в механическую, и в ходе этого процесса неизбежно возникают некоторые потери. Подавляющая часть этих потерь преобразуется в тепло, что повышает рабочую температуру обмоток двигателя, железного сердечника и других компонентов.
Проблемы перегрева двигателей часто встречаются в процессе исследований и разработок и производства новых продуктов. Г-жа Шен также сталкивалась со многими случаями, когда температура двигателя повышалась ступенчато, и было сложно стабилизировать этот рост во время типовых испытаний. В связи с этим вопросом, сегодня г-жа кратко рассказала о методах охлаждения, вентиляции и теплоотвода двигателя, проанализировала структуру вентиляции и охлаждения различных двигателей и попыталась найти некоторые конструктивные решения для предотвращения перегрева двигателя.
Поскольку используемый в двигателе изоляционный материал имеет температурный предел, задача охлаждения двигателя заключается в рассеивании тепла, выделяемого за счет внутренних потерь в двигателе, чтобы повышение температуры каждой части двигателя поддерживалось в пределах диапазона, указанного в стандарте, и чтобы внутренняя температура была равномерной.
В качестве охлаждающей среды в двигателе обычно используется газ или жидкость, наиболее распространенными из которых являются воздух и вода, что называется воздушным или водяным охлаждением. Воздушное охлаждение обычно используется для охлаждения в полностью закрытых и открытых воздушных системах; водяное охлаждение распространено при охлаждении с помощью водяной рубашки и теплообменников.
Стандарт IEC60034-6 для двигателей переменного тока определяет и объясняет метод охлаждения двигателя, который обозначается кодом IC:
Код метода охлаждения = ИС + код компоновки схемы + код охлаждающей среды + код метода продувки
1. Распространенные методы охлаждения
1. IC01 естественное охлаждение (поверхностное охлаждение)
Например, компактные серводвигатели Siemens 1FK7/1FT7. Примечание: температура поверхности таких двигателей высока, что может повлиять на окружающее оборудование и материалы. Поэтому в некоторых промышленных приложениях следует избегать негативного воздействия температуры двигателя путем его правильной установки и умеренного снижения номинальной мощности.
2. Самоохлаждаемый вентилятор IC411
Микросхема IC411 обеспечивает охлаждение за счет перемещения воздуха посредством вращения самого двигателя, при этом скорость перемещения воздуха зависит от скорости вращения двигателя.
3. Система охлаждения IC416 с принудительным вентилятором (принудительное охлаждение или независимое охлаждение вентилятором)
Микросхема IC416 содержит вентилятор с независимым приводом, что обеспечивает постоянный объем воздуха независимо от скорости вращения двигателя.
IC411 и IC416 — это методы охлаждения, часто используемые для низковольтных асинхронных двигателей переменного тока, при этом рассеивание тепла достигается путем обдува охлаждающими ребрами на поверхности двигателя с помощью вентилятора.
4. Водяное охлаждение
Тепло, выделяемое из-за больших потерь в двигателе, рассеивается через его поверхность в окружающий воздух. При работе двигателя в определенных условиях, чтобы предотвратить резкое повышение температуры различных его частей, иногда в наиболее горячих частях двигателя устанавливаются специальные каналы или трубки, заполненные водой, и циркулирующий внутри двигателя воздух передает внутреннее тепло охлаждаемой поверхности.
5. Водородное охлаждение
В высокоскоростных электрических машинах, таких как турбогенераторы, используется водородное охлаждение. В замкнутой системе водород, давление которого на несколько процентов выше атмосферного, циркулирует внутри с помощью встроенного вентилятора, а затем последовательно проходит через тепловыделяющую часть двигателя и водоохлаждаемый трубчатый охладитель.
6. Масляное охлаждение
В некоторых двигателях неподвижные и даже вращающиеся части охлаждаются маслом, которое циркулирует внутри двигателя и через охладители, расположенные снаружи двигателя.
2. Классификация двигателей по методу охлаждения
(1) Двигатель с естественным охлаждением не использует специальные методы охлаждения различных частей двигателя и полагается только на вращение самого ротора для привода воздуха.
(2) Нагревательная часть самовентилируемого двигателя охлаждается встроенным вентилятором или специальным устройством, прикрепленным к вращающейся части двигателя.
(3) Двигатель с внешней вентиляцией (двигатель с продувочным охлаждением). Внешняя поверхность двигателя охлаждается потоком воздуха, создаваемым вентилятором, установленным на валу двигателя, и наружный воздух не может попасть в нагреваемую часть внутри двигателя.
(4) Циркуляция охлаждающей среды двигателя с дополнительным охлаждающим оборудованием осуществляется специальными устройствами, расположенными вне двигателя, такими как шкафы водяного охлаждения, шкафы воздушного охлаждения и центробежные вихретоковые вентиляторы.
Дата публикации: 24 октября 2023 г.