发电机空冷的冷却过程(高压电机冷却器原理)

在现代，所有电机都采用更高的电磁负载来提高材料的利用率，单个电机的容量日益增加。因此，有必要对电机的冷却系统进行改进，以提高其散热能力。除了一些小型或特殊的电机，大多数电机都使用风扇来迫使气流冷却电机。

电机冷却系统发展综述

早在1928年，用于提高电网功率因数的同步调制器就成功地用氢气作为冷却介质。实验表明，由于减少了气体的机械摩擦损失，提高了散热能力，氢冷却后同尺寸电机的容量和效率可提高20~25%以上。此后，汽轮发电机氢冷技术在二十多年间迅速普及。20世纪50年代以后，大容量电机，特别是汽轮发电机采用了内冷系统。所谓的内部冷却是指导体中产生的热量直接传递给冷却介质，而不需要绝缘。起初，氢被广泛用作内部冷却系统的冷却介质。后来，为了进一步提高冷却能力，使用液体(水或油)作为冷却介质。

1955年，英国马尾电气公司首次完成了一台容量为3万千瓦的汽轮发电机，定子采用水内冷，转子一般采用氢冷。效果良好，其电负荷比风冷高4~5倍，但绕组温升未超过允许值。我国广大电气工程师在定子和转子绕组采用水内冷的双水内冷汽轮发电机的研究和制造方面取得了显著成就。目前，除了对现有冷却方法的进一步研究之外，世界各国还在研究和开发各种新的冷却方法，包括使用低温超导技术。

根据冷却介质的不同，方便对电机冷却系统进行划分。目前，以空气为冷却介质的风冷系统广泛应用于电机制造中。今天沈女士主要和大家谈谈风冷系统。

电机空气冷却系统

本发明结构简单，成本低;其缺点是空气冷却效果差，高速电机带来的摩擦损失大。风冷通风系统有许多结构类型。现在，从以下几个方面说明它的基本特征：

开路冷却(或自由循环)或闭路冷却(或封闭循环)

开路冷却电机，冷却空气被吸入电机周围，通过电机，然后返回周围环境。闭路冷却电机，其主冷却介质通过电机沿闭路循环;主冷却介质中的热量通过结构构件或冷却器传递到第二冷却介质。

径向、轴向和混合式通风系统

根据冷却空气在电机中流动的方向，空气冷却系统可分为径向、轴向和混合(径向和轴向)类型。径向通风系统之所以被广泛使用，是因为它便于利用能在转子上产生风压的部件(如风道叶片、磁极等)的吹风作用。).轴向通风系统便于安装直径较大的风机，增加通风。主要缺点是沿轴向冷却不均匀，不方便利用部件对转子的吹气作用。轴向通风系统在国内一般只用于中小型DC电机。事实上，所谓的径向或轴向通风系统只是电机中冷却介质冷却效果的主要方面。纯径向或轴向通风系统比较少见。

混合通风系统既有轴向通道，也有径向通道，但它通常强调一个通道。大型DC电机是以轴向为主要部件的混合动力系统，一些汽轮发电机广泛采用径向为主要部件。

吸入式和压入式

根据冷却空气是先经过电机的加热部分，再经过风扇，还是反过来，风冷系统可以分为吸入型和压力型。由于吸入式冷空气首先与电机的发热部分接触，可以使用直径较大的风扇，压入的冷却空气首先通过风扇，被风扇的损耗加热，然后与电机的发热部分接触(在高速电机中，风扇损坏。

耗引起的空气温升可达5℃左右)，因此吸入式的冷却能力较高。

直流电机中，风扇多装在非换向器端，如采用压入式冷却系统可避免电刷磨损的炭粉进入电机，但这时大部分风量经由定子极间空间吹过，而吹拂转子的风量较少，致使损耗较多的转子散热困难，这时要采取适当措施，如充分依靠电枢铁心的风道片和绕组端部的鼓风作用来散热。

●外冷与内冷

采用空气冷却的系统一般都采用外冷或所谓表面冷却方式，但为了提高冷却能力，也有采用内冷方式的，例如水轮发电机的励磁绕组，可采用空气内冷。国外在容量不大的汽轮发电机转子绕组上也用过空气内冷。但内冷系统结构复杂，且对冷却气体要求十分干净，因此目前还很少在采用空气作为冷却介质的电机中使用。

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