Охлаждение электродвигателя переменного и постоянного тока
При эксплуатации электрических двигателей, находящихся постоянно в движении во время работы, происходит нагрев. Виной этому служит и проведение электричества. Оно нагревает металлические токоведущие части. В результате всего этого может случиться перегрев оборудования. Чтобы избежать данной ситуации, в конструкции двигателей создаются специальные системы для охлаждения. Их принцип действия может отличаться друг от друга. Для мощных агрегатов применяют комбинированные варианты.
Разновидности можно разделить на два основных направления, основанных на цикле вентиляции:
- Замкнутые, когда воздух циркулирует по системе без выхода наружу, а лишь проходит через специальный охладитель;
- Разомкнутые, когда воздух попадает внутрь из внешних источников, а затем выходит из системы.
В каждом из этих случаев воздух подается в камеру двигателя.
Охлаждение двигателей переменного тока
Двигатели переменного тока бывают:
- Синхронные;
- Асинхронные.
В асинхронных используется замкнутая система охлаждения. В ее конструкции создаются специальные воздухоотделители. Для охлаждения воздуха внутри системы служит вентилятор, расположенный на валу подвижной части двигателя. Нагретый воздух проходит через трубчатые охладители. Если мощность агрегата составляет до 2 000 кВт, то трубчатые охладители устанавливаются в туннеле фундамента. Если мощность техники более 2 000 кВт, то система располагается в верхней части корпуса.
Для синхронных двигателей применяют разомкнутый тип охлаждения. Вентиляция всегда использует чистый воздух. Это предусмотрено правилами безопасной эксплуатации. Пройдя через систему, воздушные массы выходят наружу, поэтому, техника всегда получает новый прохладный поток. Если здесь применять замкнутый тип охлаждения, то для него также используется вентилятор. Установка его происходит между защитным кожухом и наружным щитом, рядом с контактными кольцами. Сам воздухоохладитель выглядит в виде трубок, на которых сделано проволочное оребрение.
Чтобы контролировать давление в системе, применяются СПДМ приборы.
Охлаждение двигателей постоянного тока
Здесь может не использоваться принудительная вентиляция, а только лишь естественная. Для этого требуется подбирать правильное место установки техники. Также существуют машины с наружной и внутренней системой охлаждения. Внутренняя система включает в себя прохождение воздушных масс внутри корпуса, так что сами охладители не видно за кожухом. Она может быть вытяжной, когда вентилятор вытягивает нагретый воздух из двигателя, и нагнетающей, когда охладитель поставляет свежий поток внутрь системы. Во внешней вентилятор располагается снаружи и служит для обдувания поверхности двигателя, а не его внутренних частей. Для техники, особенно подверженной перегревам, используют комплексное сочетание этих разновидностей.
Работаем в следующих городах Казахстана: Алматы, Астана, Аксу, Актау, Актобе, Аксай, Атырау, Байконур, Балхаш, Жезказган, Караганда, Кокшетау, Костанай, Кызылорда, Павлодар, Петропавловск, Семей, Талдыкорган, Тараз, Уральск, Усть-Каменогорск, Шымкент, Экибастуз.
Типы охлаждения электродвигателей
Существует множество типов охлаждения электродвигателей, которые соответствуют определенным стандартам (например, ГОСТ).
Код обозначения типа охлаждения содержит вначале буквы IC, далее цифры и буквы, которые обозначают устройство системы охлаждения, тип используемого хладагента и наконец, тип циркуляции этого хладагента. Используется два вида обозначения, упрощенное и полное:
-
При полном, после букв IC следуют от 3 до 5 символов (цифры и буквы) с определенной очередностью:
[цифра][буква][цифра](буква-цифра)-опцонально.
Пример: IC3A1, IC4A1A1, IC7A1W7… -
На практике, чаще встречается упрощенное обозначение. При таком формате, после букв IC следуют от 2 до 3 символов (только цифры или две цифры и последняя буква). Пример: IC31, IC411, IC71W…
|
№ символа
|
#1
|
#2
|
#3
|
#4
|
#5
|
|
Тип символа
|
Значение цифры
|
Значение буквы
|
Значение цифры
|
Значение буквы
|
Значение Цифры
|
|
При полном обозначении
|
Устройство системы охлаждения
|
Первичный используемый хладагент
|
Циркуляция первичного хладагента
|
Вторичный используемый хладагент
|
Циркуляция вторичного хладагента
|
|
При упрощенном обозначении
|
Буква А может отсутствовать.
|
Буква может отсутствовать, если первичным хладагентом «A» является воздух
|
Цифра может отсутствовать после буквы W (если в качестве хладагента используется вода)
|
В таком случае первичным хладагентом является воздухТаблица № 1
|
Значение цифры
|
Расшифровка значения
|
|
0
|
Свободная циркуляция
|
|
1
|
Вентиляция с помощью входной трубы или входного канала
|
|
2
|
Вентиляция с помощью выходной трубы или выходного канала
|
|
3
|
Вентиляция с помощью входной и выходной трубы или канала
|
|
4
|
Охлаждение наружной поверхности машины
|
|
5
|
Встроенный теплообменник (использующий окружающую среду)
|
|
6
|
Установленный на машине теплообменник (использующий окружающую среду)
|
|
7
|
Встроенный теплообменник (использующий промежуточную среду)
|
|
8
|
Установленный на машине теплообменник (использующий промежуточную среду)
|
|
9
|
Отдельно стоящий теплообменник (использующий окружающую или промежуточную среду)
|
Таблица № 2 (Устройство системы охлаждения) первый символ после IC
|
Буква
|
Обозначение
|
|
A
|
Воздух
|
|
F
|
Фреон
|
|
H
|
Водород
|
|
N
|
Азот
|
|
C
|
Углекислый газ
|
|
W
|
Вода
|
|
U
|
Масло
|
|
S
|
Любой другой хладагент
|
|
Y
|
Ещё не установленный хладагент
|
Таблица 3 (используемый хладагент)
второй и четвертый символ после IC
|
Цифра
|
Обозначение
|
|
0
|
Свободная конвекция
|
|
1
|
Самоохлаждение (за счёт вращения ротора)
|
|
2, 3, 4
|
Зарезервировано для использования в будущем
|
|
5
|
Встроенное независимое охлаждение
|
|
6
|
Встроенное независимое охлаждение, установленное на машине
|
|
7
|
Отдельное и независимое охлаждение или подача хладагента под давлением
|
|
8
|
Охлаждение благодаря передвижению машины
|
|
9
|
Все другие способы перемещения хладагента
|
Таблица 4 (тип циркуляции хладагента)
третий и пятый символ после IC
Метод охлаждения IC01
Метод охлаждения IC06
IC411 метод
Метод IC416
IC611
IC616
IC81W
IC410
27.
09.2018 16:44:19
0
23368
Комментарии:
Системы охлаждения электродвигателей | Блог о турбомашинах
Электродвигатели окружают нас повсюду. Они занимают видное место в каждой крупной отрасли и во многих устройствах, которые мы используем ежедневно. Например, личная утренняя рутина этого автора зависит от электродвигателей при использовании кофемолки, при включении настольного компьютера для чтения новостей и даже при настройке автоматической кормушки для кошек. Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую посредством взаимодействия между магнитными полями, генерируемыми в обмотках статора и ротора двигателя. Для удовлетворения требований к мощности в различных отраслях и областях применения электродвигатели доступны в различных мощностях и размерах.
Рисунок 1. Электродвигатель. ИСТОЧНИК: [1]
Электродвигатели могут иметь чрезвычайно высокий КПД, превышающий 90 процентов.
Другими словами, большая часть электрической энергии, подаваемой на двигатель, успешно преобразуется в механическую мощность. Оставшиеся примерно 10 процентов теряются в виде тепла. Независимо от применения, одной из основных проблем, с которыми сталкиваются разработчики двигателей, является управление температурным режимом.
Выбор подходящего электродвигателя часто зависит от конкретных требований к работе или нагрузке. Когда электродвигатель работает и требуется высокая производительность, нагрузка двигателя может быть увеличена (позволяя двигателю потреблять больше тока), и выделяется больше тепла из-за увеличения потерь в роторе и статоре. Поскольку тепловой поток в системе влияет на ее тепловое поведение, изменение температуры двигателя зависит от этих потерь.
Нагрузки ограничены условиями теплового предела двигателя, особенно максимальной допустимой температурой внутри двигателя, где находятся обмотки и постоянные магниты. Если температура не контролируется, материалы могут превысить свои нормальные рабочие температуры и подвергнуться фазовому переходу, размягчению, плавлению или другим формам деградации.
Термические напряжения, которые могут вызвать усталость, растрескивание и деформацию материала, не только сокращают срок службы двигателя, но также могут привести к серьезным проблемам с безопасностью. Например, в некоторых электродвигателях используются редкоземельные магниты, которые могут перегреться до такой степени, что размагнитятся. Таким образом, поддержание оптимального уровня температуры необходимо для предотвращения снижения эффективности и обеспечения более надежного и прочного двигателя. Для этого генерируемое тепло должно управляться соответствующей системой охлаждения.
Для электродвигателей доступно несколько типов систем охлаждения, включая воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение, охлаждение с тепловыми трубками и гибридное охлаждение с тепловыми трубками и жидкостью. Эти четыре типа систем представлены на рисунке 2 как (a), (b), (c) и (d) соответственно. Выбор оптимальной системы охлаждения зависит от предполагаемого применения, места установки двигателя, условий эксплуатации и других факторов (см.
прошлые записи в блоге SoftInWay об управлении температурным режимом в электродвигателях, чтобы узнать больше о различных системах охлаждения для электродвигателей).
Рисунок 2. Различные стратегии системы охлаждения электродвигателя. ИСТОЧНИК: [2]
Один из примеров системы жидкостного охлаждения электродвигателя с охлаждающими каналами представлен на рисунке 3. Там система обеспечивает жидкостное охлаждение рамы через жидкостные рубашки (каналы охлаждения статора) вокруг угла двигателя и жидкостное охлаждение ротора через вал двигателя (канал охлаждения вала). Охлаждающая жидкость протекает через каналы охлаждения статора и вала для поглощения теплового потока, а внешняя среда действует как теплоотводящая среда для рассеивания поглощенного тепла.
Рис. 3. 3D-разрез электродвигателя с каналами системы жидкостного охлаждения. ИСТОЧНИК:[3]
В канале статора жидкость течет в осевом направлении от передней части двигателя к задней.
Жидкость в канал входит через боковые поверхности рамы в передней части двигателя и выходит через соответствующие поверхности в задней части. Это улучшает передачу тепла от полостей двигателя к охлаждающей жидкости непосредственно через эти боковые поверхности. В валу ротора канал охлаждения имеет круглое сечение. Как и в канале статора, жидкость течет аксиально вдоль оси вращения двигателя от передней к задней части вала двигателя. Трубка охлаждающей жидкости от теплообменника соединяется с каналами охлаждения двигателя на входе и выходе для оценки тепловых характеристик.
Принципиальную схему всей сети жидкостного охлаждения можно увидеть на Рисунке 4. Схема включает герметизацию торцевых обмоток и каналы обмоток. Заливка подразумевает заполнение электронных узлов компаундом (обычно эпоксидной смолой), который защищает компоненты. Для герметизации лобовых частей обмотки прочное соединение между лобовыми обмотками и корпусом выполняется с использованием высокопроводящей смолы, которая обеспечивает эффективную передачу тепла через материал заливки, тем самым снижая температуру в критической зоне лобовых частей обмотки.
Рис. 4. Схема полной сети охлаждения с теплообменником, каналами обмоток и герметизацией. ИСТОЧНИК: [3]
Чтобы обеспечить отвод тепла наружу, в системе охлаждения на этой схеме используется жидкостное охлаждение рамы с жидкостными рубашками вокруг сердечника двигателя, а также герметизация торцевых обмоток и жидкостное охлаждение ротора. В дополнение к этим методам прямое охлаждение обмоток через каналы обмоток позволяет рассеивать большое количество тепла, выделяемого в обмотках и окружающей среде (из-за джоулевых потерь и потерь в стали).
Различные типы систем охлаждения электродвигателей можно точно смоделировать и проанализировать с помощью AxSTREAM NET™ путем создания каналов охлаждения с использованием подхода одномерной сети теплоносителей. На рис. 5 показан проект AxSTREAM NET, моделирующий одномерную сеть теплоносителя системы жидкостного охлаждения электродвигателя с охлаждающими каналами и твердыми стенками.
Рис. 5. Моделирование системы жидкостного охлаждения электродвигателя в AxSTREAM NET
Здесь моделирование течения жидкости в раме, обмотках и валу моделируется с помощью труб и кольцевых каналов.
Поверхностные и тепловые элементы добавляются и подключаются к жидкостной сети для имитации конвективного теплообмена между потоком жидкости и твердыми стенками труб. Элементы стены используются для представления твердых частей двигателя и соединяются друг с другом для моделирования кондуктивного теплообмена между ними. Таким образом, системы охлаждения двигателя можно моделировать и анализировать с помощью AxSTREAM NET, что обеспечивает точные прогнозы температуры охлаждающей жидкости, температуры стенок двигателя и распределения скорости потока в охлаждающих каналах.
Выбрать подходящую систему охлаждения для электродвигателя непросто. При принятии решения учитываются многие факторы, поскольку оптимальная система охлаждения зависит от приложения, рабочей среды, требований к сроку службы, конфигурации машины, классификации, уровня мощности и многого другого. SoftInWay предлагает консалтинговые и программные решения, чтобы помочь инженерам, которые сталкиваются с такими решениями, сделать правильный выбор.
Техническая команда имеет большой опыт и глубокое понимание самых передовых методов охлаждения, а также их плюсов и минусов.
Хотите узнать, как AxSTREAM NET может помочь вам спроектировать или проанализировать систему охлаждения электродвигателя? Свяжитесь с нами по адресу [email protected], чтобы запланировать демонстрацию!
Каталожные номера
- https://wonderfulengineering.com/download-electrical-motor-images-free-here/
- https://www.researchgate.net/publication/331417484_A_Hybrid_Electric_Vehicle_Motor_Cooling_System-_Design_Model_and_Control
- https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03158868/document
Охлаждение электродвигателя с помощью чиллеров Powerblanket и North Slope
Если вы постоянно эксплуатируете электродвигатели, вы знаете, что перегрев представляет собой серьезную проблему для ожидаемого срока службы вашего двигателя и непрерывности вашей работы. Тем не менее, это проблема, о которой вам больше не нужно беспокоиться.
Системы охлаждения North Slope Chillers могут поддерживать работу ваших двигателей при наилучшей температуре, предлагая идеальное решение для охлаждения электродвигателей.
Термическая нагрузка на электродвигатели
Многие отрасли промышленности используют электродвигатели для самых разных целей. Они подпитывают большую часть удобств, которыми мы пользуемся ежедневно. Когда дело доходит до промышленных приложений, они являются важным инструментом для успеха вашего бизнеса. Тем не менее, суровая реальность такова, что не существует электродвигателя, который был бы полностью отказоустойчивым.
На самом деле одной из самых частых причин выхода из строя электродвигателя является перегрев. Когда ваши двигатели испытывают тепловые нагрузки, изоляция обмотки ухудшается. Чтобы выразить это в цифрах, срок службы изоляции вашего двигателя уменьшается на 50% при повышении температуры на каждые 50 ° F (10 ° C). Таким образом, если у вас нет плана охлаждения для ваших электродвигателей, вы столкнетесь со значительными неудачами.
Меры предосторожности при охлаждении
Принятие определенных мер может защитить ваш электродвигатель от нормального уровня теплового износа.
Правильный двигатель для правильной работы
Автотранспортным средствам нужны двигатели правильного размера и мощности для каждого применения. Промышленные двигатели ничем не отличаются. Убедитесь, что выбранный вами двигатель имеет правильную выходную мощность и потребление энергии для вашей работы.
Подарите ему хороший дом
Некоторых тепловых нагрузок можно избежать, установив электродвигатели в правильном месте. Убедитесь, что ваш двигатель имеет доступ к надлежащему потоку воздуха, чтобы он мог нормально рассеивать тепло. Некоторые двигатели устанавливаются в местах, где им требуется кожух для снижения уровня шума. Если это так, ваш корпус должен иметь надлежащую вентиляцию, чтобы предотвратить перегрев.
Жидкостное или воздушное охлаждение
Существует 2 основных способа защиты электродвигателя от перегрева: жидкостное или воздушное охлаждение.
Воздушное охлаждение
Воздушное охлаждение включает принудительный поток воздуха от вентилятора над горячим двигателем для отвода тепла в окружающий воздух. В некоторых случаях может быть достаточно обтекания двигателя воздухом комнатной температуры. Для других применений может потребоваться охлажденный воздух для снижения теплового напряжения двигателя.
Жидкостное охлаждение
В зависимости от рабочей нагрузки двигателя, продолжительности использования, корпуса и местоположения воздушного охлаждения может быть недостаточно. Некоторым промышленным двигателям требуются охлажденные жидкие охлаждающие жидкости для отвода тепла, достаточного для поддержания работы.
Решения для охлаждения двигателей North Slope Chillers
Хорошей новостью является то, что Powerblanket предлагает инновационные решения для охлаждения процессов, которые предотвращают перегрев электродвигателей. Наш партнер, North Slope Chillers, хорошо оснащен вариантами охлаждения промышленных двигателей.
Наша обширная линейка промышленных чиллеров портативна, проста в установке и не нарушит компоновку вашей существующей системы. Кроме того, чиллеры North Slope предлагают диапазон мощностей охлаждения от 85 ° F до -112 ° F.
Преимущества чиллеров North Slope:
- Защитите свои двигатели от перегрева и не допустите повреждения ценных активов
- Повышение эффективности двигателя, эффективности работы и прибыли
- Избегайте дорогостоящих простоев, вызванных остановками из-за перегрева
Индивидуальное охлаждение для электродвигателей
Разнообразие и разнообразие электродвигателей может затруднить выбор необходимого решения для охлаждения. Благодаря этому мы с гордостью предлагаем самое быстрое время выполнения индивидуального заказа на рынке. Наш процесс настройки так же прост, как 1, 2, 3…
- Наша команда инженеров мирового класса изучает ваши потребности
- Ваше индивидуальное предложение будет готово через 1-3 дня
- Мы доставим ваше индивидуальное решение для охлаждения в течение 1-3 недель
Свяжитесь с нами сегодня по телефону 844.