李改梅， 王國義

(山西防爆電機(集團)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，帶動著變頻調(diào)速節(jié)能電動機的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，開發(fā)變頻調(diào)速節(jié)能電動機成為追趕國際先進水平和引領(lǐng)行業(yè)進步的需要。能合理解決變頻調(diào)速節(jié)能電動機的冷卻問題，是能否設(shè)計好變頻調(diào)速節(jié)能電動機的關(guān)鍵問題之一，同時這對電動機的效率、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)能電動機的優(yōu)缺點

該類電機具有低消耗、低噪聲、低溫升、起動轉(zhuǎn)矩大，起動電流小、調(diào)速精度高、可靠性強、維修方便等優(yōu)點。山西防爆電機(集團)有限公司所生產(chǎn)的該類電機在鋼鐵、化工、石油、機械、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。

但該類電機在低頻段調(diào)速時溫升高，絕緣易老化，若起動頻率選擇不當會在瞬間燒壞繞組，致使電動機不能正常運行，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)當該類電機額定頻率范圍在25～50 Hz或大于50 Hz時，冷卻方式應(yīng)選擇外循環(huán)自扇冷(IC411)，如機座中心高在180 mm以下的YVVF2、YBBP系列低壓節(jié)能電動機均可采用(見圖1)。

(2)當該類電機額定頻率長期為25 Hz以下時，因電機轉(zhuǎn)速較低，散熱條件不好，溫升較高，冷卻方式應(yīng)選擇強制風冷方式(IC616)，如機座中心高在200 mm以上的YVVF2、YBBP系列低壓節(jié)能電動機均可采用(見圖2)。

2.1.2 負載情況不同

圖1 外循環(huán)自扇冷方式(IC411)

圖2 強制風冷方式(IC616)

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

(2)若為恒功率負載，此時電動機轉(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、恒功率負載同時存在，這一類負載情況比較復(fù)雜，必須選擇冷卻方式為IC616(見圖2)。2.2 從電機結(jié)構(gòu)設(shè)計方面考慮

2.2.1 圓筒機座

小型節(jié)能電動機機座中心高在315 mm以下時一般均采用圓筒機座結(jié)構(gòu);大、中型以上節(jié)能電動機機座結(jié)構(gòu)設(shè)計有多種，其中機座中心高在355～450 mm節(jié)能電動機圓筒機座結(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 方箱機座

機座中心高在500 mm以上的節(jié)能電動機，特別是高壓節(jié)能電動機采用方箱式機座，因電機體積較大，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)能電動機，如YVVF2、YKK、YKS系列。

2.2.3 結(jié)構(gòu)緊湊型機座

(1)對于小功率低壓變頻調(diào)速節(jié)能電動機一般采用自然冷卻的通風方式或外加強制風冷，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)能電動機，特別是高壓電動機需采用內(nèi)、外兩個風路冷卻，即內(nèi)循環(huán)用風冷，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，安裝時所占空間也較小等特點，特別適合于煤礦井下使用的隔爆型變頻調(diào)速節(jié)能電動機，用于彌補現(xiàn)場空間較窄的場所，如YBPJSS450以上電機。

(3)隨著Y2－E、Y3系列高效電機的廣泛應(yīng)用，該結(jié)構(gòu)的變頻調(diào)速節(jié)能電動機應(yīng)用會更加廣泛，如機座中心高在200 mm以下的YVF2、YVVF2、YPJSS系列低壓電機冷卻方式應(yīng)選擇空水混合冷卻方式(IC71W，見圖5);機座中心高在225 mm以上的YVF2、YVVF2、YPJSS系列低壓電機冷卻方式應(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)濟的關(guān)鍵在于能源變革，供用電系統(tǒng)的變革應(yīng)首當其沖，為此對變頻調(diào)速節(jié)能電動機的需求也將越來越多，隨著變頻調(diào)速節(jié)能電動機的不斷發(fā)展，冷卻問題的解決方法也不會僅此而已，還有待同行業(yè)專家進一步探索，能合理選擇最佳冷卻方式、合理匹配電機，消除“大馬拉小車”等現(xiàn)象，并逐步淘汰閘板、閥門等機械調(diào)節(jié)方式是變頻調(diào)速節(jié)能電動機的發(fā)展方向。

為了應(yīng)對氣候變暖和能源資源枯竭，推動防爆電機行業(yè)的發(fā)展，力爭在變頻調(diào)速節(jié)能電動機的外觀、制造水平及運行性能上達到和超過國際先進水平，積極汲取國內(nèi)、外先進經(jīng)驗，結(jié)合多年來生產(chǎn)各種特種電機的寶貴經(jīng)驗，通過大家的共同努力，將變頻調(diào)速節(jié)能電動機和變頻器配套使用，組成一套全新的變頻調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)，達到既高效、節(jié)能，又運行穩(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)能電動機的冷卻問題，才能保證該類電機的正常穩(wěn)定運行，提高電機的使用壽命，充分實現(xiàn)發(fā)展低碳經(jīng)濟的戰(zhàn)略目標。

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

［2］GB/T21209—2007，變頻器供電的籠型感應(yīng)電動機設(shè)計和性能導(dǎo)則［S］.2007.