Водород охлаждает электромашину | ТМ 1938-06

При работе электрических машин часть их энергии расходуется на образование тепла. Например, динамомашина, которую вращает двигатель мощностью 100 квт, может отдавать мощность лишь около 92 квт. Остальная часть энергии переходит в тепло, которое нагревает обмотки динамомашины и прочие ее части. Однако обмотки электрических машин имеют в большинстве случаев хлопчатобумажную изоляцию и поэтому не выдерживают температуры выше 100°. Чтобы машина не сгорела, от нее нужно непрерывно отводить тепло наружу. Обычно для этого на вал машины насаживают вентилятор, который засасывает холодный воздух извне и продувает его через машину. При этом горячие части машины передают свое тепло продуваемому воздуху, который нагревается и выходит через выходные отверстия.

Естественно, что вентилятор, сидящий на валу машины, поглощает некоторую часть ее мощности. Однако благодаря тому, что обмотки машины охлаждаются, по ним можно пропускать ток большей силы, т. е. можно увеличить мощность машины.

Основной недостаток этой системы вентиляции заключается в том, что воздух, продуваемый через машину, обычно бывает не очень чистым, и поэтому внутренние части машины покрываются слоем грязи и пыли, плохо проводящим тепло.

Для охлаждения турбогенераторов существует и другая система вентиляции: охлаждающий воздух сначала пропускают через фильтры, которые очищают его от значительной части грязи и пыли, а затем уже через машину.

Однако и при такой вентиляции за год в машине накопляется огромное количество грязи, особенно на станциях, работающих на твердом топливе. Чтобы избежать этого, применяют замкнутую систему вентиляции, при которой турбогенератор охлаждается одним и тем же несменяемым объемом воздуха. Воздух, прошедший через машину и отнявший от нее часть тепла, поступает в холодильник, где охлаждается, а затем опять подается в машину. Таким образом, одно и то же количество воздуха непрерывно циркулирует в машине.

Мотор с замкнутый циклом воздушного охлаждения. Воздух, заключенный внутри мотора, отнимает тепло от обмоток и отдает его трубкам холодильника. Трубки охлаждаются наружным воздухом, который прогоняется через них левым вентилятором.

Но если охлаждающий воздух циркулирует в замкнутом пространстве, то нельзя ли заменить его другим газом, обладающим большей теплопроводностью?

Оказывается, что заменить можно, причем наиболее выгодным газом является водород.

В чем заключаются преимущества водорода? Прежде всего в том, что теплопроводность водорода в семь раз больше теплопроводности воздуха, а коэффициент теплопередачи у водорода примерно в полтора раза больше, чем у воздуха. Благодаря этому при водородном охлаждении почти в полтора раза увеличивается количество отводимого от машины тепла, и мощность турбогенератора повышается на 20%. Охлаждение машины водородом уменьшает расход энергии на вентиляцию почти в десять раз, что увеличивает коэффициент полезного действия машины на 1—1,1%. Кроме того, водород можно добывать в неограниченном количестве, не затрачивая на это больших средств; он обладает необходимой чистотой и, следовательно, не загрязняет машину; он не воспламеняется и не поддерживает горения, в то время как воздух горение поддерживает. Помимо этого, водородное охлаждение повышает надежность и долговечность изоляции, так как в нем нет окисляющего вещества — кислорода.

Турбогенераторы с водородным охлаждением, над созданием которых у нас сейчас работают заводы «Электросила» им. Кирова и Харьковский электро-машиностроительный завод им. Сталина, дадут нашему народному хозяйству немалые выгоды. Так, например, турбогенератор мощностью в 100 тыс. квт при водородном охлаждении даст мощность в 120 тыс. квт. При сохранении прежней мощности в 100 тыс. квт его вес можно уменьшить примерно на 40 т.

А благодаря тому, что коэффициент полезного действия машины повышается на 1%, тот же турбогенератор даст вместо 100 тыс. 101 тыс. квт. Это значит, что почти без всяких затрат станция получит добавочную мощность в 1 тыс. квт, т. е. экономию в 1 млн. руб. При этом расход угля уменьшится на 360 т в год.

Таким образом, применение водородного охлаждения в турбогенераторах дает возможность лучше использовать материалы, обеспечивает безаварийность работы машин и дает значительную экономию металла, топлива и других материалов.