發電機空冷的冷卻過程(高壓電機冷卻器原理)

在現代，所有電機都采用更高的電磁負載來提高材料的利用率，單個電機的容量日益增加。因此，有必要對電機的冷卻系統進行改進，以提高其散熱能力。除了一些小型或特殊的電機，大多數電機都使用風扇來迫使氣流冷卻電機。

電機冷卻系統發展綜述

早在1928年，用于提高電網功率因數的同步調制器就成功地用氫氣作為冷卻介質。實驗表明，由于減少了氣體的機械摩擦損失，提高了散熱能力，氫冷卻后同尺寸電機的容量和效率可提高20~25%以上。此后，汽輪發電機氫冷技術在二十多年間迅速普及。20世紀50年代以后，大容量電機，特別是汽輪發電機采用了內冷系統。所謂的內部冷卻是指導體中產生的熱量直接傳遞給冷卻介質，而不需要絕緣。起初，氫被廣泛用作內部冷卻系統的冷卻介質。后來，為了進一步提高冷卻能力，使用液體(水或油)作為冷卻介質。

1955年，英國馬尾電氣公司首次完成了一臺容量為3萬千瓦的汽輪發電機，定子采用水內冷，轉子一般采用氫冷。效果良好，其電負荷比風冷高4~5倍，但繞組溫升未超過允許值。我國廣大電氣工程師在定子和轉子繞組采用水內冷的雙水內冷汽輪發電機的研究和制造方面取得了顯著成就。目前，除了對現有冷卻方法的進一步研究之外，世界各國還在研究和開發各種新的冷卻方法，包括使用低溫超導技術。

根據冷卻介質的不同，方便對電機冷卻系統進行劃分。目前，以空氣為冷卻介質的風冷系統廣泛應用于電機制造中。今天沈女士主要和大家談談風冷系統。

電機空氣冷卻系統

本發明結構簡單，成本低;其缺點是空氣冷卻效果差，高速電機帶來的摩擦損失大。風冷通風系統有許多結構類型?，F在，從以下幾個方面說明它的基本特征：

開路冷卻(或自由循環)或閉路冷卻(或封閉循環)

開路冷卻電機，冷卻空氣被吸入電機周圍，通過電機，然后返回周圍環境。閉路冷卻電機，其主冷卻介質通過電機沿閉路循環;主冷卻介質中的熱量通過結構構件或冷卻器傳遞到第二冷卻介質。

徑向、軸向和混合式通風系統

根據冷卻空氣在電機中流動的方向，空氣冷卻系統可分為徑向、軸向和混合(徑向和軸向)類型。徑向通風系統之所以被廣泛使用，是因為它便于利用能在轉子上產生風壓的部件(如風道葉片、磁極等)的吹風作用。).軸向通風系統便于安裝直徑較大的風機，增加通風。主要缺點是沿軸向冷卻不均勻，不方便利用部件對轉子的吹氣作用。軸向通風系統在國內一般只用于中小型DC電機。事實上，所謂的徑向或軸向通風系統只是電機中冷卻介質冷卻效果的主要方面。純徑向或軸向通風系統比較少見。

混合通風系統既有軸向通道，也有徑向通道，但它通常強調一個通道。大型DC電機是以軸向為主要部件的混合動力系統，一些汽輪發電機廣泛采用徑向為主要部件。

吸入式和壓入式

根據冷卻空氣是先經過電機的加熱部分，再經過風扇，還是反過來，風冷系統可以分為吸入型和壓力型。由于吸入式冷空氣首先與電機的發熱部分接觸，可以使用直徑較大的風扇，壓入的冷卻空氣首先通過風扇，被風扇的損耗加熱，然后與電機的發熱部分接觸(在高速電機中，風扇損壞。

耗引起的空氣溫升可達5℃左右)，因此吸入式的冷卻能力較高。

直流電機中，風扇多裝在非換向器端，如采用壓入式冷卻系統可避免電刷磨損的炭粉進入電機，但這時大部分風量經由定子極間空間吹過，而吹拂轉子的風量較少，致使損耗較多的轉子散熱困難，這時要采取適當措施，如充分依靠電樞鐵心的風道片和繞組端部的鼓風作用來散熱。

●外冷與內冷

采用空氣冷卻的系統一般都采用外冷或所謂表面冷卻方式，但為了提高冷卻能力，也有采用內冷方式的，例如水輪發電機的勵磁繞組，可采用空氣內冷。國外在容量不大的汽輪發電機轉子繞組上也用過空氣內冷。但內冷系統結構復雜，且對冷卻氣體要求十分干凈，因此目前還很少在采用空氣作為冷卻介質的電機中使用。

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