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怎样从防爆电器通风散热效果考虑其结构?
发布时间: 2016-9-24
  衡量防爆电器通风散热效果应考虑以下三点。
  ①带走的热量多。对于绕组,不仅温升低,而且温度场比较均匀;集电环及轴承也得到很好的冷却效果。
  ②噪声低。
  ③损耗小。
  14种防爆电器通风散热方式中,IP23结构(序号4、11、12)、他冷(序号14)、水冷(序号9、10)及带空/水冷却器结构的防爆电器通风散热效果好。后两种噪声也低,电机本身用在通风上的损耗也小。但由于受使用条件的限制,应用范围有限。
  在序号11、12的IP23结构中,能不带顶罩,尽量不带。带顶罩的结构通风、散热效果比不带的差,还要多用材料。应用面宽的还是几种自扇冷结构,具体应用如下。
  序号2是用在应用面最广的低压中、小型功率小于200kW左右、355机座号及以下的电机上。
  序号5-钢板机座上焊有通风管及散热片的结构,经在YA、YB400—500机座号上选用,通风、散热效果好,采用消声措施后,噪声也不高。
  序号6、7、8多用在功率较大的高压电机上。
  序号6-径向通风,采用轴流式内风扇,用在2、4极电机上效果较好。
  序号7-轴向通风,因结构简单、降温效果好,也有较大的选用余地,只是温度场的分布不如6。但AEG、BBC两公司经试验研究得出的结论是:在沿轴向温度分布的均匀性虽不如径向通风的,但在电磁负荷、消耗的有效材料基本相同的情况下,轴向通风在线圈中测得的最高温度并不高于径向通风的[14]。当绕组采用VPI工艺,在铁芯的轭部、齿部加上通风孔时,其效果明显好于径向通风。
  序号8-混合通风,因内风扇的位置、大小比较随意,应用范围也比较宽。特别是当将热交换器置于机座上方时,它的应用范围就更广泛——防爆增安型及普通型高压电机均可采用。因它中心高可以低,电机运行时稳定性较好;热交换器在上方,不占场地,可以设计得大点,提高冷却效果。同时,热交换器、机座可以互不干扰地平行制造,有利于缩短施工周期。此外,该结构既便于派生IP23产品,又可以使定子从上方装入机座,使机座止口能够适当地缩小,提高机座刚度。
  序号5、6、7三种结构多用在隔爆型电机上。
  在防爆电器通风散热上还有几个在设计、制造中容易被忽略,对产品质量性能又有较大影响的问题,归纳如下。
  首先,拖动风机、泵的电机,其旋转方向是单一的。通常,2极电机的内、外风扇是单一转向;≥4极电机的转向,在设计、制造、使用中,为了便于管理,内、外风扇都是双向的。但≥4极拖动风机、泵的电机的产量也不小,内、外风扇也应该是单向的,即后倾式离心风扇。它与可以正、反转的风扇相比,噪声小、损耗小,应引起设计、制造、使用诸部门的重视。
  其次,355、400及450三个机座号是高、低压电机并存的“中间地带”,因此防爆电器通风散热方式也比较乱。但这三个机座号电机的产量比较大,无论哪项技术指标的优劣,都会产生较大的影响面。
  由于它是中间地带,生产小电机的厂家习惯于在小电机的传统结构上派生;生产大电机的厂家,认为它小,有时拿它不当回事,因而被掉以轻心。比如YB 355机座号,机座结构如图5—15。它是Y系列上派生,由于散热效果差,Y系列已将原定的F级绝缘按B级考核的承诺改回按F级考核。
  经试验:在355机座上同一厂家,同样的定、转子冲片,同样的工艺,用200kW、8极低压电机按图5-14(中小型电机最常用的自扇冷结构)、图5-15各试验一台,前者比后者铁芯缩短了20mm,温升还低了10K(其原因已在上文分析过)。
  可以考虑采用序号5、图5-17的结构。机座加工费点事,但降温效果好,继而节省有效材料——铜线、硅钢片的效益也比较可观。在YB 250kW、6极6kV电机上试验:尽管电密是按图5—15结构的200kW、8极的1.5倍,但温升仍比200kW的低20K。
  这就要求制造厂的设计、生产部门权衡利弊,再将使用中的社会效益纳入设计思路之中,就会得出比较合理的防爆电器通风散热结构。
  再次,风路要流畅。比如定子绕组端部线圈间风道,为了省铜、省事,将绕组端部设计得过短;绑扎也不太考究,线圈间几乎无间隙。对于2、4极电机,端部在整个绕组中占很大的比例,这部分绕组散热状况差,电机温升势必要高,这往往是找不出原因的原因。
  西门子公司纽伦堡电机厂在高压电机端部绑扎中,线圈间的垫块规格有3~5种之多,操作者绑扎时,不厌其烦。线圈间空隙较大,且很匀称。
  最后,内风路设计时,力求合理,尽量减少内风路间互相“争嘴”,比如当转子有径向通风道,转子两端各有一个离心式风扇时,最好在风扇与转子轴向风道间增设挡风罩。因转子径向通风道本身也是一个小离心式风扇,不加此罩,它要与内风扇“争嘴”。

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