إن عملية تشغيل المحرك هي في الواقع عملية تحويل متبادل بين الطاقة الكهربائية والطاقة الميكانيكية، ولا بد من حدوث بعض الفاقد خلال هذه العملية. ويتحول الجزء الأكبر من هذا الفاقد إلى حرارة، مما يزيد من درجة حرارة تشغيل ملفات المحرك والقلب الحديدي والمكونات الأخرى.
تُعدّ مشاكل ارتفاع درجة حرارة المحركات شائعة في مراحل البحث والتطوير وإنتاج المنتجات الجديدة. وقد شهدت السيدة شين العديد من الحالات التي ترتفع فيها درجة حرارة المحرك بشكل متقطع، ويصعب فيها تثبيت هذا الارتفاع أثناء اختبار النوع. وبناءً على ذلك، شاركت السيدة شين اليوم بإيجاز للحديث عن أساليب التبريد والتهوية وتبديد الحرارة في المحرك، وتحليل بنية التهوية والتبريد لمختلف أنواع المحركات، ومحاولة استكشاف بعض تقنيات التصميم لتجنب ارتفاع درجة حرارة المحرك.
بما أن مادة العزل المستخدمة في المحرك لها حد أقصى لدرجة الحرارة، فإن مهمة تبريد المحرك هي تبديد الحرارة المتولدة عن الفقد الداخلي للمحرك، بحيث يتم الحفاظ على ارتفاع درجة حرارة كل جزء من أجزاء المحرك ضمن النطاق المحدد في المعيار، ويجب أن تكون درجة الحرارة الداخلية موحدة.
يستخدم المحرك عادةً الغاز أو السائل كوسيط تبريد، ومن أكثرها شيوعًا الهواء والماء، ويُطلق على ذلك التبريد الهوائي أو التبريد المائي. يُستخدم التبريد الهوائي عادةً في أنظمة التبريد المغلقة بالكامل وأنظمة التبريد المفتوحة؛ بينما يُستخدم التبريد المائي في أنظمة التبريد ذات الغلاف المائي وأنظمة التبريد بالمبادلات الحرارية.
يحدد معيار محرك التيار المتردد IEC60034-6 ويشرح طريقة تبريد المحرك، والتي يتم تمثيلها بواسطة رمز الدائرة المتكاملة:
رمز طريقة التبريد = رمز الدائرة المتكاملة + رمز ترتيب الدائرة + رمز وسيط التبريد + رمز طريقة الدفع
1. طرق التبريد الشائعة
1. التبريد الطبيعي IC01 (التبريد السطحي)
على سبيل المثال، محركات سيرفو سيمنز المدمجة 1FK7/1FT7. ملاحظة: ترتفع درجة حرارة سطح هذا النوع من المحركات، مما قد يؤثر على المعدات والمواد المحيطة. لذا، في بعض التطبيقات الصناعية، ينبغي مراعاة تجنب التأثير السلبي لدرجة حرارة المحرك من خلال تركيبه بشكل صحيح وخفض قدرته بشكل معتدل.
2. تبريد IC411 ذاتي المروحة (التبريد الذاتي)
تحقق الدائرة المتكاملة IC411 التبريد عن طريق تحريك الهواء من خلال دوران المحرك نفسه، وترتبط سرعة حركة الهواء بسرعة المحرك.
3. تبريد المروحة القسري IC416 (التبريد القسري أو التبريد المستقل بالمروحة)
يحتوي IC416 على مروحة تعمل بشكل مستقل، مما يضمن حجم هواء ثابت بغض النظر عن سرعة المحرك.
تعتبر IC411 و IC416 من طرق التبريد التي تستخدم غالبًا لمحركات التيار المتردد غير المتزامنة ذات الجهد المنخفض، ويتم تحقيق تبديد الحرارة عن طريق نفخ أضلاع التبريد على سطح المحرك بواسطة مروحة.
4. التبريد بالماء
تُبدد الحرارة الناتجة عن الفقد الكبير في المحرك عبر سطحه إلى الهواء المحيط. عند تشغيل المحرك في ظروف معينة، ولمنع ارتفاع درجة حرارة أجزائه المختلفة، تُوضع أحيانًا قنوات أو أنابيب خاصة مملوءة بالماء في أكثر أجزاء المحرك سخونة، حيث ينقل الهواء المتداول داخل المحرك الحرارة الداخلية إلى سطح التبريد المائي.
5. التبريد بالهيدروجين
في الآلات الكهربائية عالية السرعة، مثل التوربينات والمولدات، يُستخدم التبريد بالهيدروجين. في نظام مغلق، يتم تدوير غاز الهيدروجين، الذي يزيد ضغطه عن الضغط الجوي بنسبة عدة بالمئة، داخليًا بواسطة مروحة داخلية، ثم يتدفق عبر الجزء المولد للحرارة من المحرك، ثم عبر مبرد الأنابيب المبرد بالماء.
6. تبريد الزيت
في بعض المحركات، يتم تبريد الأجزاء الثابتة، وحتى الأجزاء الدوارة، بواسطة الزيت الذي يدور داخل المحرك وعبر المبردات الموجودة خارجه.
2. تصنيف المحركات بناءً على طريقة التبريد
(1) لا يستخدم محرك التبريد الطبيعي أساليب خاصة لتبريد الأجزاء المختلفة من المحرك، ويعتمد فقط على دوران الدوار نفسه لدفع الهواء.
(2) يتم تبريد الجزء الساخن من المحرك ذاتي التهوية بواسطة مروحة مدمجة أو جهاز خاص متصل بالجزء الدوار من المحرك.
(3) محرك ذو تهوية خارجية (محرك تبريد بالنفخ) يتم تبريد السطح الخارجي للمحرك بواسطة الهواء الناتج عن المروحة المثبتة على عمود المحرك، ولا يمكن للهواء الخارجي أن يدخل إلى جزء التسخين داخل المحرك.
(4) يتم توليد دوران وسيط تبريد المحرك مع معدات التبريد الإضافية بواسطة أجهزة خاصة خارج المحرك، مثل خزائن تبريد المياه، وخزائن تبريد الهواء، ومراوح التيار الدوامي الطاردة المركزية.
تاريخ النشر: ٢٤ أكتوبر ٢٠٢٣