Нагрев любой электрической машины обусловлен преобразованием части электроэнергии в тепловую, трением отдельных конструктивных элементов, величиной нагрузки на валу. Учитывая то, что обмотки большинства промышленных электродвигателей могут работать при температуре, не превышающей 90-95 градусов, становится актуальным вопрос выбора эффективных систем охлаждения.
На практике применяют несколько конструктивных решений, способных обеспечить снижение температуры ЭД различных типов до нормируемых значений. Наибольшее распространение в промышленных электродвигателях средней и большой мощности получили следующие варианты.
Принципы самовентиляции электродвигателей
Самый простейший способ — естественное охлаждение двигателя, обеспеченное за счет передачи накопленного тепла в окружающий воздух через корпус электродвигателя. Но такой вариант приемлем только для маломощных модификаций, в промышленных установок подобного отвода тепла уже недостаточно.
В большинстве электродвигателей реализована схема охлаждения за счет самовентиляции. Благодаря созданию воздушных потоков скорость отвода тепла от нагретых деталей повышается на порядок. Для этой цели на вал двигателя с нерабочей стороны устанавливается крыльчатка, действующая по принципу обычного вентилятора. В отдельных случаях создание устойчивых воздушных потоков обеспечено конструкцией самого ротора. Различают два основных типа системы охлаждения:
Наружная самовентиляция — поток охлаждающего воздуха проходит вдоль поверхности корпуса электродвигателя, который для увеличения теплоотдачи имеет специальное оребрение. Увеличение площади соприкосновения позволяет обеспечить более эффективный отвод тепловой энергии.
Внутренняя самовентиляция — воздушный поток циркулирует между основными конструктивными элементами по специальным каналам. Благодаря такому решению тепловая энергия отбирается непосредственно с нагретых обмоток и деталей двигателя, что позволяет поддерживать требуемую температуру даже при работе с максимально допустимой мощностью.
Для большинства электродвигателей, работающих с постоянной частотой вращения ротора, этот вариант считается наиболее простым. Но, при в системах для которых требуется регулировка скорости, такой вариант уже неэффективен, и требуется применение принудительного охлаждения.
Принудительное охлаждение
Принцип системы заключается в том, что частота вращения крыльчатки вентилятора не зависит от режима работы самого двигателя. Вентилятор обеспечен отдельным двигателем. Поэтому, при работе в режимах с небольшим количеством оборотов ротора производительность системы охлаждения не снижается.
Особенно актуален такой тип охлаждения для электродвигателей с частотными преобразователями и другими регуляторами частоты вращения ротора. Практически все ЭД постоянного тока комплектуются охлаждающими устройствами такого же типа. При этом наиболее эффективным считают замкнутые системы охлаждения, в том числе и с жидкостными воздухоохладителями. Воздух при этом циркулирует по замкнутой системе между электродвигателем и воздухоохладителями, благодаря чему отпадает необходимость в его постоянной очистке.
Особенности систем охлаждения синхронных электродвигателей
В синхронных электродвигателях различной мощности чаще всего реализована проточного (продуваемого) типа. Воздух, необходимый для отвода тепла, забирается из машинного зала, проходит через ЭД, нагревается и удаляется за пределы рабочей зоны. В отдельных случаях применяют схемы, при которых охлаждающий воздух забирается непосредственно у места установки электродвигателя и отводится из рабочей зоны по вентиляционной сети. В отдельных случаях тепловую энергию воздуха используют в системах рекуперации, позволяющих организовать обогрев других производственных и бытовых помещений.
Системы охлаждения асинхронных двигателей
При небольшой мощности двигателей (обычно до 15 кВт) используется схема с наружным охлаждением, причем могут применяться системы как с самовентиляцией, так и с принудительным охлаждением. Для более мощных электродвигателей характерна схема с внутренним охлаждением.
Для асинхронных двигателей большой мощности чаще всего реализованы системы охлаждения с замкнутым циклом. При этом воздухоохладители могут монтироваться как в опорном фундаменте электрической машины, так и на ее корпусе.
Альтернативные способы охлаждения электродвигателей
Повысить эффективность работы систем можно за счет применения хладагентов с большей теплопроводностью. Так, в электрических машинах большой мощности реализованы системы замкнутого цикла с применением водорода, теплоемкость которого по сравнению с воздухом больше в 7,1 раз. Благодаря такому решению эффективность отвода тепла поднимается практически на порядок. Но, к сожалению, для промышленных электродвигателей средней и малой мощности такой поход нецелесообразен из-за больших эксплуатационных расходов. Большего внимания может заслуживать схема с принудительным охлаждением отведенного воздуха в теплообменниках типа «воздух – вода».
Электродвигатели для привода вентиляторов предназначены для приводов различных вентиляторов, преимущественно промышленных. Системы вентиляции используются практически в любых зданиях, морских судах и д. р.
Назначение: Привод вентиляторов
Тип: Переменного тока асинхронный
Напряжение питания и род тока:
Номинальная мощность: 0,25 кВт
Номинальная частота вращения: 1000 об/мин
Цена (без учета НДС): По запросу руб.
Назначение: Привод вентиляторов
Тип: Переменного тока асинхронный
Напряжение питания и род тока:
Номинальная мощность: 2,20 кВт, 3,00 кВт, 4,00 кВт, 5,50 кВт, 7,50 кВт, 11,0 кВт, 15,0 кВт, 18,5 кВт
Номинальная частота вращения: 750 об/мин, 1000 об/мин, 1500 об/мин, 3000 об/мин
Цена (без учета НДС): По запросу руб.
Назначение: Привод вентиляторов
Тип: Переменного тока асинхронный
Напряжение питания и род тока:
Номинальная мощность: 0,01 кВт
Номинальная частота вращения: 3000 об/мин
Цена (без учета НДС): По запросу руб.
Назначение: Привод вентиляторов
Тип: Переменного тока асинхронный
Напряжение питания и род тока:
Номинальная мощность: 1,50 кВт, 2,20 кВт, 4,00 кВт, 5,50 кВт
Номинальная частота вращения: 3000 об/мин
Цена (без учета НДС): По запросу руб.
Назначение: Привод вентиляторов
Тип: Переменного тока асинхронный
Напряжение питания и род тока:
Номинальная мощность: 0,37 кВт, 0,55 кВт, 0,75 кВт, 1,10 кВт, 1,50 кВт, 2,20 кВт, 3,00 кВт, 4,00 кВт, 5,50 кВт, 7,50 кВт, 11,0 кВт
Номинальная частота вращения: 3000 об/мин
Цена (без учета НДС): По запросу руб.
Напряжение питания и род тока:
Номинальная мощность: 0,37 кВт, 0,55 кВт, 0,75 кВт
Номинальная частота вращения: 3000 об/мин
Цена (без учета НДС): По запросу руб.
Назначение: Взрывозащищенные, Привод вентиляторов
Тип: Переменного тока асинхронный
Напряжение питания и род тока:
Номинальная мощность: 6,5 кВт, 9,0 кВт, 13,0 кВт, 15,0 кВт, 18,5 кВт, 22,0 кВт
Высокопроизводительный узел независимой вентиляции электродвигателя F orced cooling AC motor, SERV, FORCED VENTILATION, с принудительной циркуляцией воздуха широко используются на приводах промышленного оборудования. Сервовентилятор электродвигателя позволяет при необходимости освободить вал ротора от штатной крыльчатки вентилятора и установить на него необходимые опции, такие как датчик скорости/положения, позволяющий с заданной точностью контролировать скорость вращения вала электродвигателя и количество оборотов, что необходимо в системах точного регулирования и позиционирования. Кроме того, принудительное охлаждение двигателя устанавливается на электродвигатели с частотным регулированием скорости вращения вала, для обеспечения независимого охлаждения корпуса двигателя на низких оборотах, в диапазоне частот ниже 30Hz, так как вентилятор устанавливаемый на валу двигателя не способен создать необходимый поток воздуха на низких оборотах, а так же при увеличении частоты выше 60Hz, когда шум штатного вентилятора превышает допустимые значения. Вентилятор принудительного охлаждения всегда вращается с постоянной скоростью и его частота вращения не зависит от оборотов электродвигателя. При необходимости, независимая вентиляция электродвигателей может быть установлена и на приводы с электромагнитным тормозом.
Принудительное воздушное охлаждение двигателя необходимо в следующих случаях:
• управление электродвигателем посредством преобразователя частоты;
• необходимость использования свободного конца вала для установки дополнительных устройств;
• частые пуски и остановки электродвигателя;
• наличие дополнительной инерционной массы или нагрузки;
• работа в условиях повышенных температур окружающей среды.
