合理選擇變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)的冷卻方式*

李改梅， 王國義

(山西防爆電機(jī)(集團(tuán))有限公司，山西長治 046011)

0 引言

近年來，隨著變頻調(diào)速技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展日趨成熟，帶動(dòng)著變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，開發(fā)變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)成為追趕國際先進(jìn)水平和引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)步的需要。能合理解決變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)的冷卻問題，是能否設(shè)計(jì)好變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵問題之一，同時(shí)這對電動(dòng)機(jī)的效率、功率因數(shù)的提高和使用壽命的延長也至關(guān)重要。

1 變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

該類電機(jī)具有低消耗、低噪聲、低溫升、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流小、調(diào)速精度高、可靠性強(qiáng)、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。山西防爆電機(jī)(集團(tuán))有限公司所生產(chǎn)的該類電機(jī)在鋼鐵、化工、石油、機(jī)械、電力、煤炭、造紙、醫(yī)藥、自來水等行業(yè)均得到了普遍應(yīng)用。

但該類電機(jī)在低頻段調(diào)速時(shí)溫升高，絕緣易老化，若起動(dòng)頻率選擇不當(dāng)會(huì)在瞬間燒壞繞組，致使電動(dòng)機(jī)不能正常運(yùn)行，給客戶造成巨大損失。

2 如何合理選擇最佳冷卻方式

2.1 從工況條件方面考慮

2.1.1 額定頻率不同

(1)當(dāng)該類電機(jī)額定頻率范圍在25～50 Hz或大于50 Hz時(shí)，冷卻方式應(yīng)選擇外循環(huán)自扇冷(IC411)，如機(jī)座中心高在180 mm以下的YVVF2、YBBP系列低壓節(jié)能電動(dòng)機(jī)均可采用(見圖1)。

(2)當(dāng)該類電機(jī)額定頻率長期為25 Hz以下時(shí)，因電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，散熱條件不好，溫升較高，冷卻方式應(yīng)選擇強(qiáng)制風(fēng)冷方式(IC616)，如機(jī)座中心高在200 mm以上的YVVF2、YBBP系列低壓節(jié)能電動(dòng)機(jī)均可采用(見圖2)。

2.1.2 負(fù)載情況不同

圖1 外循環(huán)自扇冷方式(IC411)

圖2 強(qiáng)制風(fēng)冷方式(IC616)

(1)若為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，要考慮現(xiàn)場實(shí)際長期運(yùn)行的轉(zhuǎn)速范圍，選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s方式如IC411(見圖1)或IC616(見圖2)。

(2)若為恒功率負(fù)載，此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速比較高，如選擇冷卻方式為IC411(見圖1)，冷卻效果也很明顯。

(3)若為恒轉(zhuǎn)矩、恒功率負(fù)載同時(shí)存在，這一類負(fù)載情況比較復(fù)雜，必須選擇冷卻方式為IC616(見圖2)。2.2 從電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面考慮

2.2.1 圓筒機(jī)座

小型節(jié)能電動(dòng)機(jī)機(jī)座中心高在315 mm以下時(shí)一般均采用圓筒機(jī)座結(jié)構(gòu);大、中型以上節(jié)能電動(dòng)機(jī)機(jī)座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有多種，其中機(jī)座中心高在355～450 mm節(jié)能電動(dòng)機(jī)圓筒機(jī)座結(jié)構(gòu)均可按上述方法合理選擇冷卻方式 IC411(見圖1)或IC616(見圖2)。

2.2.2 方箱機(jī)座

機(jī)座中心高在500 mm以上的節(jié)能電動(dòng)機(jī)，特別是高壓節(jié)能電動(dòng)機(jī)采用方箱式機(jī)座，因電機(jī)體積較大，安裝所占空間也較大，冷卻方式應(yīng)選擇空－空冷卻方式(IC666，見圖3)和空水冷卻方式(IC86W，見圖4)，很適合大容量高壓變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)，如YVVF2、YKK、YKS系列。

2.2.3 結(jié)構(gòu)緊湊型機(jī)座

(1)對于小功率低壓變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)一般采用自然冷卻的通風(fēng)方式或外加強(qiáng)制風(fēng)冷，冷卻方式為IC411(見圖1)或IC616(見圖2)。

圖3 空－空冷卻方式(IC666)

圖4 空水冷卻方式(IC86W)

(2)對于大功率變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)，特別是高壓電動(dòng)機(jī)需采用內(nèi)、外兩個(gè)風(fēng)路冷卻，即內(nèi)循環(huán)用風(fēng)冷，外循環(huán)用水冷，冷卻方式為 IC666(見圖3)，其特有的圓筒形結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，安裝時(shí)所占空間也較小等特點(diǎn)，特別適合于煤礦井下使用的隔爆型變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)，用于彌補(bǔ)現(xiàn)場空間較窄的場所，如YBPJSS450以上電機(jī)。

(3)隨著Y2－E、Y3系列高效電機(jī)的廣泛應(yīng)用，該結(jié)構(gòu)的變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)應(yīng)用會(huì)更加廣泛，如機(jī)座中心高在200 mm以下的YVF2、YVVF2、YPJSS系列低壓電機(jī)冷卻方式應(yīng)選擇空水混合冷卻方式(IC71W，見圖5);機(jī)座中心高在225 mm以上的YVF2、YVVF2、YPJSS系列低壓電機(jī)冷卻方式應(yīng)選擇內(nèi)循環(huán)自扇冷方式(IC416，見圖6)。

圖5 空水混合冷卻方式(IC71W)

圖6 內(nèi)循環(huán)自扇冷方式(IC416)

3 結(jié) 語

發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵在于能源變革，供用電系統(tǒng)的變革應(yīng)首當(dāng)其沖，為此對變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)的需求也將越來越多，隨著變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)的不斷發(fā)展，冷卻問題的解決方法也不會(huì)僅此而已，還有待同行業(yè)專家進(jìn)一步探索，能合理選擇最佳冷卻方式、合理匹配電機(jī)，消除“大馬拉小車”等現(xiàn)象，并逐步淘汰閘板、閥門等機(jī)械調(diào)節(jié)方式是變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向。

為了應(yīng)對氣候變暖和能源資源枯竭，推動(dòng)防爆電機(jī)行業(yè)的發(fā)展，力爭在變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)的外觀、制造水平及運(yùn)行性能上達(dá)到和超過國際先進(jìn)水平，積極汲取國內(nèi)、外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合多年來生產(chǎn)各種特種電機(jī)的寶貴經(jīng)驗(yàn)，通過大家的共同努力，將變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)和變頻器配套使用，組成一套全新的變頻調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)，達(dá)到既高效、節(jié)能，又運(yùn)行穩(wěn)定的效果，其代表性產(chǎn)品如YVVF900－10－4 000 kW、6 kV冷卻方式選擇了IC666;YBBP900－10－1 800 kW、6 kV冷卻方式選擇了IC416;YKS710－4－4 000 kW、6 kV冷卻方式選擇了IC86W;YBPSS500－4、1 140 V冷卻方式選擇了IC71W。實(shí)踐證明，只有選擇正確的冷卻方式來解決變頻調(diào)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)的冷卻問題，才能保證該類電機(jī)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，提高電機(jī)的使用壽命，充分實(shí)現(xiàn)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略目標(biāo)。

［1］GB/T20161—2006，變頻器供電的籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用導(dǎo)則［S］.2006.

［2］GB/T21209—2007，變頻器供電的籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和性能導(dǎo)則［S］.2007.