Основы аэродинамических и тепловых расчетов в электромеханике: Учебное пособие, страница 7

-  косвенное охлаждение, когда между источником тепла и охлаждающей средой находится тепловая изоляция (например, изоляция лобовой части обмотки между медными проводниками, по которым течет ток, и окружающей средой);

-  непосредственное охлаждение, когда охлаждающая среда проходит непосредственно через те части, где выделяются потери, и между ней и источником тепла нет тепловой изоляции (например, полые проводники обмотки статора, по которым протекает охлаждающая жидкость);

-  двухфазные системы охлаждения (например, испарительное охлаждение, обеспечивающее высокую эффективность отбора тепла при переходе охлаждающей среды из одного агрегатного состояния (жидкость) в другое (газ);

-  криогенные системы охлаждения, в которых используется жидкий гелий или азот при температуре близкой к температуре абсолютного нуля (-273°С).

Последние две системы, несмотря на высокую эффективность, в промышленных электрических машинах пока не нашли практического применения, а используются в электрических машинах специального назначения.

Система охлаждения определяет интенсивность теплообмена на граничных поверхностях и, соответственно, реализуемую в данном объеме электрической машины электромагнитную мощность при обеспечении требуемого уровня температуры. Таким образом, важнейшей характеристикой любой системы охлаждения является ее эффективность. Эффективность системы охлаждения зависит от затрат энергии, обеспечивающих ее функционирование, которые определяют экономичность системы охлаждения и целесообразность реализации такой системы в конкретной электрической машине.

Критериями эффективности системы охлаждения могут служить различные величины или комплексы величин. Так в [6] предлагается оценивать эффективность систем охлаждения тремя группами коэффициентов, которые характеризуют теплообмен на границах тел, дают оценку способа охлаждения, оценивают конструкцию системы охлаждения.

К первой группе относятся коэффициенты интенсивности охлаждения и использования охладителя, которые характеризуют теплоотдачу с поверхности тел и расход охладителя.

Ко второй группе относится коэффициенты, характеризующие качество конструкции системы охлаждения. Они оценивают равномерность нагрева (разность между средней и максимальной температурой), соотношение между тепловыми сопротивлениями за счет теплопроводности и конвекции и соотношение между охлаждаемой поверхностью и поверхностью активных частей (коэффициент использования поверхности).

К третьей группе относятся энергетический коэффициент, характеризующий затраты мощности в системе охлаждения, стоимостной коэффициент, определяющий затраты на систему охлаждения при производстве и эксплуатации, и массовый коэффициент, определяющий долю массы системы охлаждения по отношению к массе активных частей.

Сравнение систем охлаждения с использованием данных коэффициентов является наиболее полным при их разработке и анализе, однако не позволяет группировать системы охлаждения электрических машин по их основному назначению – повышению технико-экономических показателей электрической машины. Как показано в [4], таким критерием может служить машинная постоянная Эссона (коэффициент использования), которая имеет вполне определенный диапазон значений для каждой системы охлаждения.

Таким образом, эффективность системы охлаждения с точки зрения ее основного назначения – повышения технико-экономических показателей электрических машин – определяется коэффициентом использования (), который характеризует количество энергии, получаемое с единицы активного объема.

Экономичность, в общем случае, оценивается капитальными и эксплуатационными затратами, относимыми к определенному сроку окупаемости. При оценке экономичности систем охлаждения электрических машин в подавляющем большинстве случаев капитальные затраты можно не принимать во внимание (исключение – уникальные системы охлаждения, например, криогенные). В то же время эксплуатационные расходы являются важной характеристикой системы охлаждения и определяют экономичность системы охлаждения.