減速電機的冷卻狀況決定了機器的溫度,而溫升又直接影響到減速電機的使用壽命和額定容量。因此,冷卻問題是減速電機設(shè)計制造和運行維護(hù)中的重要問題,其核心是選擇經(jīng)濟(jì)有效的冷卻介質(zhì)和冷卻方式。
1.冷卻介質(zhì)
(1)氣體。減速電機中采用的氣體冷卻介質(zhì)有空氣和氫氣等。氫氣的密度小(約為空氣的1/10),可降低通風(fēng)摩擦損耗,明顯提高減速電機效率,且熱容量大,能顯著改善冷卻效果,故在需要強化冷卻手段的大型汽輪發(fā)減速電機(單機容量在BMW以上)中得以廣泛應(yīng)用。一般來說,從空氣冷卻改為氫氣冷卻后,汽輪發(fā)減速電機轉(zhuǎn)子繞組的溫升約降低一半,減速電機容量約提高1/4左右,效果是非常顯著的。不過,采用氫氣冷卻的成本很高,并且還要求防漏、防爆等保證措施,因此大部分減速電機仍首選空氣冷卻。
(2)液體。主要采用水、油等冷卻介質(zhì)。由于液體的熱容量和導(dǎo)熱能力遠(yuǎn)大于氣體,因此冷卻效果也就優(yōu)越得多。電力變壓器大都采用油浸冷卻方式。汽輪發(fā)減速電機改空氣冷卻為水冷,容量可成倍提高。不過,液體冷卻中也面臨泄漏和積垢堵塞等新問題。
2.冷卻方式
減速電機的冷卻方式有直接冷卻(又稱內(nèi)部冷卻)和間接冷卻(又稱外部冷卻)兩大類型。直接冷卻將冷卻介質(zhì)(多為氫氣和水)導(dǎo)入發(fā)熱體內(nèi),吸收熱量并直接帶走:間接冷卻則以改善發(fā)熱體外表的散熱環(huán)境,即以提高對流換熱能力為目標(biāo)。顯然,直接冷卻的效果要比間接冷卻好得多,且正因為直接冷卻方式的不斷發(fā)展才使減速電機的單機容量不斷突破,并使巨型機問世。但直接冷卻方式成本昂貴,減速電機的冷卻結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜,所涉及的知識內(nèi)容超出了本課程的講授范圍,因此,下面僅扼要介紹間接冷卻方式。
間接冷卻方式的冷卻介質(zhì)主要是空氣,具體有自然冷卻、自扇冷卻、他扇冷卻三種形式。分述如下。
(1)自然冷卻。不裝設(shè)任何專門冷卻裝置,靠空氣在減速電機中的自然流通來散熱,只在幾百瓦以下的小減速電機中采用。
(2)自扇冷卻。在減速電機轉(zhuǎn)軸上裝有風(fēng)扇,使冷卻空氣順風(fēng)道進(jìn)入減速電機掠過發(fā)熱表面帶走熱量。
按氣體在減速電機中的流動方向,自扇冷卻有內(nèi)風(fēng)扇軸向通風(fēng)(圖2.83)和徑向通風(fēng)(圖2.84)或軸、徑向混合通風(fēng)以及外風(fēng)扇自冷通風(fēng)(圖2.85)等多種形式。其中外風(fēng)扇自冷通風(fēng)方式多用于封閉式減速電機,意在加強機座外表面的對流散熱效果。內(nèi)風(fēng)扇通風(fēng)冷卻方式適用于非封閉式減速電機。徑向通風(fēng)方式時,冷卻空氣經(jīng)兩端鼓入,穿過徑向通風(fēng)道由機座流出。軸向通風(fēng)系統(tǒng)中,冷卻空氣一端進(jìn),另一端出,并有抽出式之分,但實際中多采用抽出式。