Оценка конструктивного совершенства систем принудительного охлаждения синхронных электромагнитных машин ударного действия

Abstract

В проводимых исследованиях выполнена классификация и дана оценка конструктивного совершенства систем принудительного воздушного охлаждения синхронных электромагнитных машин ударного действия. К первой группе признаков систем охлаждения отнесены электромагнитные машины с наружной вентиляцией ударного узла, в которых теплоотдача осуществляется только с внешней цилиндрической поверхности магнитопровода. Ко второй группе признаков отнесены системы охлаждения с внутренними воздушными трактами с автономным вводом и выводом воздуха через отверстия в полюсах. К третьей группе – системы охлаждения с коаксиальными каналами в катушках. Равномерность охлаждения отдельных секций многослойной катушки при одинаковой их толщине, обеспечиваемая расходом воздуха в отдельных вентиляционных каналах пропорционально с выделяемой в них мощностью, позволяет в два и более раз снизить разницу температур в нагретых слоях обмоточного пространства. К четвертой группе признаков отнесены системы охлаждения с радиальным расположением каналов, позволяющие увеличить общую площадь охлаждения катушек, снизить сопротивление воздушному потоку и обеспечить более равномерный нагрев обеих катушек. Для систем с принудительным воздушным охлаждением установлены пределы изменения значений теплового потока, отнесенного к поверхности охлаждения катушки, и удельной тепловой нагрузки активного объема, занятого катушкой. Показано, что принудительное воздушное охлаждение позволяет дополнительно нагрузить электромагнитный ударный узел и тем самым повысить энергию или частоту удара при допустимом нагреве. Для поддержания режима работы электромагнитной ударной машины с ПВ = 100 % мощность вентиляционной установки может составлять до 25 % от мощности, потребляемой ударным узлом

Impact synchronous electromagnetic machines forced cooling systems constructions have been classified and estimated. The first group of electromagnetic machines cooling systems include impact node external ventilation ones where heat is dissipated only from the magnetic core external cylinder surface. The second group involves cooling systems with internal airflow paths having independent air inlet and outlet through holes in poles. The third group includes cooling systems with coaxial channels in windings. If multilayer winding separate sections have the same thickness, their balancing cooling is provided by airflow rate in particular ventilation channels in proportion to dissipated power. Hence temperature difference between heated layers in the winding space can be two times and more reduced. The fourth group includes cooling systems with channels radial configuration to increase windings total cooling surface area, reduce airflow resistance and provide more balanced heating of both windings. External forced airflow cooling systems are specified with heat flow range related to winding cooling surface area and specific winding active volume thermal load. Forced air cooling is proved to permit additional electromagnetic impact load, increasing impact energy or frequency at permissible heating. Ventilation unit power to support electromagnetic impact machine duty cycle about 100 % can be 25 % of power consumed by the impact node