中小型感應(yīng)電動機是國民經(jīng)濟中應(yīng)用量最大、涉及領(lǐng)域最為廣泛的動力機械之一,裝機總?cè)萘空既坑秒娫O(shè)備容量的75%以上,是電能消耗大戶。就感應(yīng)電動機本身而言,高速感應(yīng)電動機外通風(fēng)損耗占有相當大的比例:大功率的2極電動機中外通風(fēng)損耗可占到電動機總損耗的1/3左右,約相當于電動機容量的3%左右;4極電動機中外通風(fēng)損耗也占到電機容量的1.5%左右,而且通風(fēng)噪聲也大。因此,研究感應(yīng)電動機的節(jié)能風(fēng)扇與通風(fēng)系統(tǒng)是電機設(shè)計中一項十分重要的課題。 全封閉式感應(yīng)電動機外風(fēng)路局部系統(tǒng)設(shè)計往往難以十分合理,高速應(yīng)用場合這一情況尤為突出,導(dǎo)致通風(fēng)損耗有時高得離奇。一般情況下,通風(fēng)損耗高的主要原因是由于其外風(fēng)扇效率低,通常只有20%~30%,高的也不過40%左右,加上外風(fēng)路局部系統(tǒng)設(shè)計上的缺陷,種種異常也就不足為奇了。理論上要降低通風(fēng)損耗須把握三大要點:減少風(fēng)量、提高風(fēng)扇效率及降低風(fēng)路風(fēng)阻。實際上則必須權(quán)衡諸多因素:減少風(fēng)量影響電機溫升,涉及到絕緣材料與電機壽命,后兩方面將涉及風(fēng)扇與外風(fēng)路風(fēng)阻或風(fēng)罩結(jié)構(gòu)。 全封閉外(風(fēng))扇冷式感應(yīng)電動機從系列生產(chǎn)角度出發(fā),通??紤]風(fēng)扇在電機正、反轉(zhuǎn)時都能用,因而大多采用葉片徑向分布的盆式風(fēng)扇。這種風(fēng)扇雖有一些優(yōu)點,但研究表明:當氣流流過葉片間時,形成氣流的形狀與流道斷面不一致,以致形成較大的脫體渦流損失。另外,若風(fēng)罩形狀與風(fēng)扇配合不當,風(fēng)扇與風(fēng)罩之間的氣流局部循環(huán)會引起局部渦流損失。結(jié)果是:效率低、噪聲大。 解決的途徑是:風(fēng)罩的形狀要合適,盡可能使風(fēng)路截面處處相等或呈漸變結(jié)構(gòu);按照用戶實際需求配給單方向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇,如采用軸流式或后傾式葉片的離心式風(fēng)扇等。這樣,會大大提高風(fēng)扇效率、減小風(fēng)阻,達到節(jié)省電能的目的。由于封閉外(風(fēng))扇冷卻感應(yīng)電動機的外風(fēng)路風(fēng)阻較小,機座上散熱筋間的氣流主要沿軸向,因此選用風(fēng)壓低、流量大的軸流式風(fēng)扇較為適宜。如機翼型葉片的工業(yè)用軸流風(fēng)扇,因為可以完全根據(jù)高的空氣動力指標來設(shè)計,效率可高達80%以上。 事實上,電動機中風(fēng)扇只是一個附件,轉(zhuǎn)速、尺寸和結(jié)構(gòu)上都受到限制,又不可能安裝能提高風(fēng)壓及效率的“蝸殼”等,難以實現(xiàn)葉片與風(fēng)罩間的很小徑向間隙。這些都是使電動機中的軸流風(fēng)扇效率低于工業(yè)用風(fēng)扇,但噪聲又大于工業(yè)用風(fēng)扇的原因。 但是,必須指出,即使采用了機翼型軸流風(fēng)扇,如果設(shè)計不合適,風(fēng)扇效率也只能達到30%。因電動機風(fēng)罩內(nèi)的空間有限,設(shè)計軸流風(fēng)扇時宜于選擇升力大、阻力小、噪聲小并適合制造工藝特點的翼型。軸流式風(fēng)扇能使封閉式感應(yīng)電動機各散熱筋風(fēng)溝之間的風(fēng)速分布更為均勻。 由盆式風(fēng)扇出來的氣流沿切向的旋轉(zhuǎn)分量較大,使端蓋與機座的聯(lián)結(jié)凸耳后面順轉(zhuǎn)向的好幾個風(fēng)溝內(nèi)風(fēng)速明顯下降;而軸流式風(fēng)扇的氣流運動形式是由旋渦運動和軸流運動疊加而成的螺旋形軸向流動,凸耳后這種風(fēng)溝只有1~2個,這相當于其有效散熱筋數(shù)比盆式的多。因為建立風(fēng)溝風(fēng)速所需要的動風(fēng)壓是整個風(fēng)路風(fēng)壓的主要部分,而同一風(fēng)量下所需的風(fēng)扇風(fēng)壓又是軸流式的較低,這就進一步降低了軸流式風(fēng)扇的功率損耗與噪聲。 為了減少風(fēng)路上各處的局部渦流損失,軸流風(fēng)扇必須配以形狀合適的風(fēng)罩。正確選擇風(fēng)扇與風(fēng)罩間的徑向間隙是關(guān)鍵。工業(yè)軸流風(fēng)扇中規(guī)定單邊徑向間隙值應(yīng)為葉片徑向高度的1%,否則風(fēng)扇效率將明顯下降,這在電機中是很困難的。 另外,應(yīng)根據(jù)進氣無預(yù)旋,即進口處氣流絕對速度的切向分量為零的原則,通過實驗來確定合理的風(fēng)扇與風(fēng)罩間的軸向間隙,并考慮到工藝可能與避免產(chǎn)生共鳴聲現(xiàn)象。此外,還應(yīng)保證足夠大的進風(fēng)面積,可以使用進口導(dǎo)風(fēng)圈與出口擋風(fēng)圈,以有效地減小風(fēng)阻及渦流,從而降低通風(fēng)損耗和噪音。 在采用節(jié)能風(fēng)扇與合理風(fēng)罩間隙的條件下,有可能適當減小風(fēng)量。試驗也證明風(fēng)量過大有害無利。據(jù)測定,某臺電動機,當表面風(fēng)溝中風(fēng)速從20m/s增加到25m/s時,表面溫升只減少2K左右。但為此,其通風(fēng)損耗將增加近一倍,通風(fēng)噪聲提高5dB左右。而如果減小15%風(fēng)量,溫升影響不到2K。 以上非官方發(fā)布內(nèi)容,僅代表個人觀點。 |
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