1、空氣冷卻系統(tǒng)

空氣冷卻是防爆電機(jī)較常用的冷卻方法，有自冷、自扇冷、他扇冷、管道通風(fēng)冷、自由循環(huán)通風(fēng)、封閉循環(huán)通風(fēng)、熱管冷卻等多種方式。按照防爆電機(jī)內(nèi)冷卻空氣流通的角度，空氣冷卻系統(tǒng)可以分為徑向、軸向和混合式三種。

軸向通風(fēng)系統(tǒng)有利于安裝直徑比較大的風(fēng)扇，以加大通風(fēng)量和獲取足夠大的風(fēng)壓。主要弱點(diǎn)是沿軸向的冷卻不均勻，而且會(huì)影響利用轉(zhuǎn)子上旋轉(zhuǎn)部件所起到的風(fēng)壓元件作用。另外，由于風(fēng)扇的安裝而增長(zhǎng)了轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度，此時(shí)為避免定、轉(zhuǎn)子相擦，還需要增強(qiáng)軸與端蓋的剛度。

在徑向通風(fēng)系統(tǒng)中，一般用外徑與轉(zhuǎn)子外徑大致一樣、裝于防爆電機(jī)兩端的兩個(gè)風(fēng)扇作為風(fēng)壓元件，同時(shí)還可運(yùn)用別的能形成輔助風(fēng)壓的零部件，例如風(fēng)道片、磁極等的扇風(fēng)作用。冷卻介質(zhì)由防爆電機(jī)兩端進(jìn)來，經(jīng)鐵心中風(fēng)道，沿徑向由中部散發(fā)出去。這種系統(tǒng)的對(duì)稱性好，在中型以上防爆電機(jī)中獲得較廣泛的應(yīng)用。但因風(fēng)扇小，在中小型電機(jī)中其散熱效果往往不及軸向系統(tǒng)的好。

必須強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)稱的徑向或軸向通風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)際上都是軸、徑向兩種流通方向均存在，僅僅是以何種流通方向?yàn)橹饕绞搅T了。

帶不同另加冷卻器的一種用在封閉式防爆電機(jī)的混合通風(fēng)系統(tǒng)，可將電機(jī)內(nèi)循環(huán)的熱空氣的熱量有效地散走，極大地緩解因機(jī)殼被封閉而變差的散熱能力，確保適當(dāng)?shù)牟牧线\(yùn)用水平。通常，水輪發(fā)電機(jī)大都采用空氣冷卻，且為徑向通風(fēng)系統(tǒng)，一般備有外冷卻器。

2、氫氣冷卻電機(jī)

若將封閉式電機(jī)中的空氣代之以氫氣，空氣冷卻電機(jī)就變成了氫冷電機(jī)。與空氣冷卻相比，氫冷能顯著減少通風(fēng)損耗和減少轉(zhuǎn)子在冷卻介質(zhì)中旋轉(zhuǎn)時(shí)所引起的摩擦損耗，這兩項(xiàng)損耗在高速大容量電機(jī)的總損耗中占有相當(dāng)大的比例。但是，由于采用氫氣冷卻，將不可避免地要引起結(jié)構(gòu)與運(yùn)行上的復(fù)雜化。實(shí)際上，氫氣冷卻系統(tǒng)只用于大、中容量汽輪發(fā)電機(jī)中以及高速同步補(bǔ)償機(jī)中。

較早期的氫冷電機(jī)都是所謂導(dǎo)體外冷電機(jī)，機(jī)殼自然必須是封閉的，并且都帶有冷卻器。為了避免氫氣過快地泄漏和防止可能引起的爆炸，氫冷電機(jī)對(duì)密封的要求比封閉式空冷電機(jī)要高得多。氫氣泄漏的途徑主要是通過旋轉(zhuǎn)和靜止部件之間，即軸和端蓋之間的間隙。在加強(qiáng)密封的同時(shí)，還要使電機(jī)內(nèi)部氫的壓力高于一個(gè)大氣壓，以避免大氣的滲入而導(dǎo)致爆炸危險(xiǎn)。氫冷電機(jī)都配備專門的充氣排氣裝置，并用二氧化碳作為中間置換氣體以避免氫氣和空氣直接接觸而可能發(fā)生爆炸；同時(shí)要加強(qiáng)氫冷電機(jī)機(jī)座的強(qiáng)度，以保證在電機(jī)內(nèi)部因事故發(fā)生爆炸時(shí)不致引起嚴(yán)重后果。

通常，電機(jī)內(nèi)的氫氣壓力應(yīng)不小于1.05個(gè)絕對(duì)大氣壓，氫氣壓力越高、冷卻效果越好，但對(duì)電機(jī)殼體強(qiáng)度和運(yùn)行可靠性也越高。近年來，大電機(jī)內(nèi)的氫氣壓力已達(dá)3~4個(gè)大氣壓，而且大多采用導(dǎo)體直接冷卻或內(nèi)冷系統(tǒng)，使散熱效果更佳。

3、水冷電機(jī)

水是導(dǎo)熱能力較好的冷卻介質(zhì)。按水冷電機(jī)的結(jié)構(gòu)來分，也可分為水內(nèi)冷與水外冷兩類。潛水電機(jī)即是一種水外冷電機(jī)，有我們熟知的淺水潛水電機(jī)，還有一種深水潛水電機(jī)：將電機(jī)、機(jī)泵制成一體，不僅整機(jī)浸入水中，而且電機(jī)的內(nèi)部，包括氣隙都是冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的一部分，冷卻效果顯著。至于常規(guī)水內(nèi)冷電機(jī)，典型模式為：經(jīng)凈化的冷卻水從空心導(dǎo)線中流過，僅定子一側(cè)采用水冷的稱為單水內(nèi)冷。

4、油冷電機(jī)

如將整只電機(jī)密封而浸于油中進(jìn)行冷卻，稱為潛油電機(jī)，如用于變壓器強(qiáng)油循環(huán)系統(tǒng)中的小電機(jī)。另一種情況是冷卻油通過電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)，這種油冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要困難是要有一個(gè)穿裝于空氣隙的圓筒，它與機(jī)座聯(lián)合起來形成一個(gè)密封的油箱。

由于通過氣隙的圓筒處在強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)中，因此這個(gè)圓筒必須用電介質(zhì)或弱磁性材料做成，以免引起渦流損耗和增大定子繞組的漏磁通。其次，這種材料應(yīng)該在工藝上便于和鋼鐵聯(lián)結(jié)在一起進(jìn)行密封。由于對(duì)這種結(jié)構(gòu)及材料上較高的要求，油冷系統(tǒng)雖有種種優(yōu)點(diǎn)，除在某些特種電機(jī)中之外，這種冷卻系統(tǒng)沒有得到廣泛應(yīng)用。尤其在水內(nèi)冷電機(jī)的成功應(yīng)用之后，盡管油比水介電性能強(qiáng)，但在冷卻效果上水比油強(qiáng)且價(jià)廉，特別是蒸餾水的性能已能夠滿足介電性能要求，故油冷系統(tǒng)的應(yīng)用范圍就更小了。

5、熱管冷卻

熱管是當(dāng)代已為人們熟知的有效傳熱裝置。它的作用原理是基于無外加驅(qū)動(dòng)泵情況下所產(chǎn)生的蒸發(fā)—冷凝過程。當(dāng)熱管內(nèi)液體受熱，發(fā)生液—汽變換而蒸發(fā)時(shí)，自然提高了管內(nèi)的壓力與溫度，促使蒸發(fā)后的氣體沿預(yù)設(shè)的通道通向冷卻器，該處的溫度較低，因而使蒸汽重新冷凝，壓力下降。如此，封閉系統(tǒng)的壓差實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部自然循環(huán)及熱量的傳輸。