Основы аэродинамических и тепловых расчетов в электромеханике: Учебное пособие, страница 11

При радиальной системе вентиляции (рис. 3.4б) охлаждающие потоки движутся радиально по отношению к оси вращения по специальным сформированным радиальным каналам. В сердечниках статоров и роторов эти каналы образуются путем разделения полной длины активной стали на отдельные пакеты по 40 – 80 мм с установкой между ними специальных вентиляционных распорок в форме двутавра с высотой полки, обычно равной 10 мм. В обмотках возбуждения (например, синхронных машин) образование радиальных каналов достигается секционированием обмотки путем установки распорок из изоляционного материала между слоями.

а)                                                                                           б)

Рис. 3.6. Формирование аксиальных каналов конструкцией электрической машины

Достоинствами радиальной системы вентиляции являются:

-  применимость этого принципа охлаждения ко всем электрическим машинам;

-  возможность осуществления забора воздуха с обоих торцов электрической машины, что обеспечивает большую равномерность распределения температуры;

-  возможность использования конструктивных элементов (вентиляционных распорок, полюсов и т.д.) в качестве напорных устройств.

Основным недостатком радиальной системы вентиляции является её низкая эффективность при малых окружных скоростях. При движении потока от центра к периферии системы имеем согласно-радиальную систему вентиляции, при обратном движении  - встречно-радиальную. В последнем случае должны устанавливаться компенсаторы напора, создаваемого конструктивными элементами. Встречно-радиальная вентиляция обеспечивает более равномерное распределение охлаждающего потока по радиальным каналам и, следовательно, меньшую неравномерность распределения температуры по длине машины.

Радиально-аксиальная система вентиляции (рис.3.4в) позволяет более полно реализовать достоинства обеих систем и, как правило, находит применение в крупных электрических машинах с высоким использованием активного объема.

3.2. Задачи вентиляционного расчета

Вентиляция электрической машины позволяет за счет воздушного (или газового) потока отводить все тепло, обусловленное потерями в активном объеме, за исключением тепла, выделяемого в подшипниковых узлах. Количество охлаждающего воздуха (газа), прогоняемого через электрическую машину, должно быть достаточным для обеспечения допустимых значений перегревов активных частей, устанавливаемых ГОСТами. Недостаточный расход охлаждающей среды приведет к нагреву больше допустимого, а чрезмерный расход – к увеличению затрат энергии  на вентиляцию и, следовательно, к уменьшению коэффициента полезного действия электрической машины. Исходной величиной для вентиляционного расчета является требуемый расход охлаждающего газа Q_н, определяемый суммой греющих потерь,

,                                (3.1)

где:  - сумма греющих потерь (все потери в электрической машине, за исключением потерь в подшипниках), Вт;

с – теплоемкость окружающей среды, ;

 - перегрев охлаждающей среды при прохождении через электрическую машину, °С.

,

где:  - температура на входе в электрическую машину, °С;

 - температура на выходе из электрической машины, °С.

При применении в качестве охлаждающей среды воздуха теплоемкость его принимается равной , а подогрев берется в зависимости от класса изоляции:

-  класс изоляции А, Е, В - =20°С;

-  класс изоляции F, H - =30°С.

Для электрических машин с внешним обдувом при определении расхода возуха следует учесть изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором

,                             (3.2)

где:  - коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения.

Значение  приводится в специальной литературе. Так, для асинхронных двигателей серии 4А и АИ (исполнение IP-44) его значение по рекомендациям [10] принимаем равным:

2p=2,                     h_в≤132 мм - =1.5¸1.7;

2p=2,                     h_в>132 мм - =1.8¸2.0;

2p≥4,                     h_в≤132 мм - =1.2¸1.4;

2p≥4,                     h_в≥160 мм - =1.4¸1.6;

где: h_в – высота оси вращения.