Удельная теплоемкость показывает, какое количество тепловой энергии заберет охлаждающее вещество, прежде чем 1 кг этого вещества нагреется на 1 градус.

Теплоёмкость водорода 14300 Дж/(кг°С), воды – около 4200 Дж/(кг°С), теплоемкость воздуха около 1000 Дж/(кг*°С) (в 14 раз меньше, чем водорода) [wiki].

Преимущества водородного охлаждения:

1) Более интенсивный отвод тепла при водородном охлаждении позволяет повысить электромагнитные нагрузки, в частности, увеличить на 10–20 % плотность тока в обмотках и соответственно мощность двигателя, не изменяя его габариты [49].

2) Вследствие меньшей плотности водорода снижаются механические потери мощности и на 0,5–1,2 % повышается КПД машины [49].

Сложности:

1) Более сложная система охлаждения [49].

Необходимо предотвратить проникновение наружного воздуха внутрь корпуса и исключить возможность взрыва при образовании смеси водорода с воздухом. Поэтому корпуса турбогенераторов, заполненных водородом, выполняют газонепроницаемыми [49].

С той же целью давление водорода внутри корпуса должно быть выше атмосферного (не менее 0,105 МПа) [49].

Наиболее простая в реализации система охлаждения – воздушная. Она же наименее интенсивная. Используется в машинах мощности до 25 МВт [49]. В более мощных двигателях используется водяное и водородно-водяное охлаждение.

 

Способы охлаждения также имеют свое обозначение, устанавливаемое ГОСТ 20459 - 75 [22].

Состоит из двух букв IC (International Cooling), характеристикой цепи охлаждения в виде латинской буквы (если хладагентом является воздух, то допускается опускать букву) и цифровой части.

Воздух — А, водород — Н, азот — N, двуокись углерода — С, фреон — F, вода — W, масло — V, керосин — К_г. Если в качестве хладагента используются другие, не поименованные выше жидкость или газ, то в обозначении приводится их полное наименование.

Первая цифра показывает возможность циркуляции хладагента, вторая - способ подвода энергии к хладагенту.

Способ охлаждения связан со степенью защиты.

Например, в АД применяются следующие способы охлаждения:

а) IC01 - двигатели со степенями защиты IP20, IP22, IP23 с вентилятором на валу двигателя;

б) IC05 - двигатели со степенями защиты IP20, IP22, IP23 с вентилятором, имеющим независимый привод;

в) IC0041 - двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP45 с естественным охлаждением;

г) IC0141 - двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с наружным вентилятором на валу двигателя;

д) IC0541 - двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с вентилятором, имеющим независимый привод.

 

Выбор конструктивного исполнения двигателя по климатическому исполнению

Серийные двигатели выпускаются для эксплуатации при определенных условиях. Эти условия стандартизированы и указываются в виде обозначений (ГОСТ15150). Некоторые выдержки приведены в табл. 4-5 [23].

 

Таблица 4 - Обозначения условий эксплуатации двигателей

Диапазон температур приведен для категорий размещения 2 и 3

Обозн.	Исполнение	Диапазон температур, °С
Для эксплуатации на суше, реках, озерах в районах:
У	С умеренным климатом	-45 +45
ХЛ	С холодным климатом	-60 +40
ТВ	С влажным тропическим климатом	+1 +40
ТС	С сухим тропическим климатом	-10 +50
Т	Как с сухим, так и с влажным тропическим климатом	-10 +50
О	Общеклиматическое исполнение – для всех макроклиматических районов на суше	-60 +50
Для эксплуатации в районах с морским климатом:
М	С умеренно – холодным морским климатом	-40+40
ТМ	С морским тропическим климатом	+1+45
ОМ	На судах неограниченного района плавания	-40+45
В	Для всех макроклиматических районов на суше и на море	-60+60

Таблица 5 - Обозначения условий эксплуатации двигателей

Цифровое обозначение категории размещения электрооборудования

Обозначение категории

Характеристика категории электрооборудования при эксплуатации

1

На открытом воздухе (воздействие совокупности климатических факторов, характерных для данного макроклиматического района)

2

Под навесом или в помещениях, где колебания тем­пературы и влажности воздуха несущественно от­личаются от колебаний на открытом воздухе, но нет прямого воздействия солнечного излучения и атмосферных осадков.

3

В закрытых помещениях с естественной вентиляцией, без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха и воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на воздухе

  4

В помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями.

  5

В помещениях с повышенной влажностью (в том числе в шахтах).

         

 

Учет уровня шума и вибрации

Шум

Каждый двигатель при своей работе издает шум. Шум измеряется в децибелах, значение его уровня входит в перечень каталожных данных на двигатель. Уровень создаваемого шума должен отвечать предъявляемым требованиям.

При двух или более источниках шума (механизм и двигатель, два двигателя и т.п.) общий уровень шума определяется, разумеется, не сложением уровня шума отдельных его источников, а некоторой поправкой, прибавляемой к большему уровню шума (рис.6, [38]).

 

 

Рис.6. Определение общего уровня шума двух источников

 

Например, если уровень шума механизма составляет 74 дБ, а уровень шума двигателя – 75 дБ (разница – 1 дБ), то общий уровень шума составит 75+2,5=77,5 дБ.

Если вместе с перечисленными выше механизмом и двигателем работает еще один двигатель с уровнем шума, например, 72 дБ (разница 5,5 дБ), то общий уровень шума составит 77,5+1,1=78,6 дБ.

Вибрация

Величина вибрации определяется по вибрационной скорости, измеряемой в миллиметрах в секунду.

В соответствии с ГОСТ 20815-93 в зависимости от требований по вибрации электродвигатели разделены на три категории:

- нормальные N;

- с пониженной вибрацией R;

- с особо жесткими требованиями по вибрации S.

Например, для двигателей с высотой оси вращения от 132 до 225 мм максимальное значение виброскорости в свободно повешенном состоянии при частоте вращения от 1800 об/мин до 6000 об/мин составляет: у категории N – 2,8 мм/с; у категории R – 1,8 мм/с; у категории S – 1,12 мм/c [53].

Для малошумных двигателей и двигателей, используемых в приводах станков повышенной точности и в приводах полиграфических машин, уровень вибрации должен отвечать категории R. Для специальных и прецизионных приводов с особо жесткими требованиями по вибрации и надежности должны применяться электродвигатели, имеющие уровень вибрации по категории S [54].