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增安型無刷勵磁同步電動機用防爆空間加熱器的設計

[ 摘 要] 防爆空間加熱器是增安無刷勵磁同步電動機中的一個重要部件, 其性能對整個電機的使用性能 、防爆性能有很大影響, 文章介紹了增安型無刷勵磁同步電動機用防爆空間加熱器總功率的確定、電加熱元件居里點溫度、表面熱負荷的計算及組裝等, 并給出了設計實例 。

0 引言

扑克王app下载二维码在增安型無刷勵磁同步電動機中 ,為了防止停機時電機內部空氣中水分凝結水露使繞組受潮,都須配置防爆空間加熱器 ,保證電機內部有適度高于外部環境的溫度, 以消除凝露的產生。防爆空間加熱器主要根據 JB T 7836 .1《電機用電加熱器 通用技術條件》 、JB T 7836 .3《電機用電加熱器 防爆型翅片管電加熱器》和 JB T8973《增安型無刷勵磁同步電動機防爆技術要求》進行設計 。增安型無刷勵磁同步電動機的結構如圖 1 所示 , 防爆空間加熱器一般位于電機的正下方,主要依靠空氣的對流傳熱將電機內部空腔的空氣加熱至高于外部環境適當度數的溫度。

1 防爆空間加熱器的總功率防爆空間加熱器的總功率是設計時首先要確定的參數 ,該參數直接影響電加熱元件的選取、空間加熱器的外形尺寸、防爆性能及加熱能力 。總功率選的過大 ,則電機內部空氣升溫太快,電機的某個局部易達到危險溫度 ,有可能引燃周圍的爆炸性氣體而發生爆炸事故 ,并易引起絕緣材料和其他方面的損耗 ;總功率選的過小, 制熱效果差,電機內部空氣升溫速度慢 ,甚至在某些外部環境溫度下達不到 JB T 8973《增安型無刷勵磁同步電動機防爆技術要求》規定的電機內部溫度應高于外部環境溫度至少 5 K 的要求。增安型無刷勵磁同步電動機中防爆空間加熱器總功率的計算, 國內外尚無統一的計算公式。查閱國內外文獻及結合多年的設計經驗 ,現采用的計算公式為 :

P =1 .5D·L (1)式中 

扑克王app下载二维码P ———加熱器的總功率, kW

D ———同步機定子鐵心長度 , m

L ———同步機定子鐵心外徑, m

扑克王app下载二维码上式計算出的加熱器總功率基本可保證電機內部空氣溫度始終比外部環境溫度高 5K 以上。

扑克王app下载二维码2 設計與組裝防爆空間加熱器的總功率計算出后, 需要從底罩的空間、同步機內空氣的均勻加熱 、防止損傷電機繞組絕緣等角度考慮總功率需用幾個空間加熱器分擔, 以及空間加熱器的加熱元件設計及組合問題。

2 .1 PTC 電熱元件的工作原理

防爆空間加熱器采用金屬 PTC 翅片式管狀電熱元件 ,其發熱體為PTC 熱敏電阻。

PTC 發熱體的電阻溫度特性如圖 2 所示 。

PTC 發熱體的工作原理如下 :

起始時, PTC 發熱體具有負溫度系數特性 ,其電阻值隨溫度的上升而下降, 一般電阻率為 0 .1~ 10Ψ·m 左右 ,變化率并不大。當溫度升到 T Rmin點時, 阻值最小 。當溫度越過 Tref(居里點), PTC發熱體的電阻值隨溫度的上升而急劇上升 ,增加的倍數可達到 10

扑克王app下载二维码3~ 105 倍以上, 具有很大的正溫度系數特性,從而使發熱體中通過的電流減少,功率下降,發熱體發熱量減小,表面溫度下降。隨著表面溫度的下降 , PTC 發熱體的電阻值急劇減小,發熱體中的電流又增大, 功率增加 ,表面溫度又上升。

上述變化反復出現, 最終促使發熱體表面保持一個恒定的溫度值 Tref 。發熱體進而通過絕緣層(隔電兼傳熱)、金屬管(保護兼傳熱)等多層傳熱結構使電熱元件表面溫度保持在一個恒定的溫度值 T ,因此 PTC 翅片式管狀電熱元件具有溫度自限能力 ,可以通過設計和使用狀態的規定 ,使之在最不利的條件下 , 表面溫度穩定在極限溫度下而不需要溫度保護系統限制溫度, 可簡化空間加熱器的設計 ,在防爆空間加熱器中得到了廣泛的應用 。