电动机被认为是大型泵系统的主要部件之一，因为它们占系统总成本的百分比以及它们在整个泵系统可靠性中的作用。当泵oem为报价请求(RFQ)指定电机时，通常会清楚地注明额定功率，额定电压/频率和每种应用的速度范围等规格。然而，在选择合适的电机外壳时，会出现其他关键问题。
首先，外壳保护电机绕组，一个关键部件，免受外部环境中的有害污染物，如水，灰尘和高温，同时有效地冷却和降低电机噪音。它还保护人员免受电机产生的热量和高噪音。外壳是决定电机机架尺寸的主要因素之一，它可能影响电机成本和泵系统设计。
大多数用户选择电机外壳类型而不考虑周围环境或环境条件，对每种外壳类型的优点或缺点了解甚少。正确选择电机外壳将使用户受益，成本更低，可靠性更高，效率更高。相反，不恰当的选择可能导致频繁的停机，增加发动机维修和额外的，往往是预算外的维护成本。
当涉及到电机外壳时，有很多选择。国家电气制造商协会(NEMA)标准MG1-2016定义了几种不同类型的普通电机外壳，但其中大多数是用于额定功率有限的小型电机的铸造框架。本文将回顾大中型电动机(3000马力或更大)的四种主要外壳选项(ODP, WPII, TEWAC和TEAAC)，以及在考虑冷却方法，优缺点，电机尺寸，成本，可靠性和现场环境的同时选择适当的电机外壳类型的指南。
以下是选择大中型电机外壳类型时要考虑的基本事项。
附件类型
1 - ODP(开放式防滴，IC01, IP12)
冷却方法:周围的外部空气被吸入电机顶部安装的外壳，冷却整个电机体，包括转子和定子绕组。电机冷却是通过径向安装在轴端旋转的内部风扇叶片来实现的，在旋转叶片的两侧产生轻微的压力差，将较冷的外部空气拉入电机外壳。
风扇叶片的进风侧通过外壳的嵌入式通道暴露在外部空气中。风扇叶片的排出面迫使新鲜空气进入电机。电机内部结构的主要部件，如转子、定子和绕组，都暴露在冷却空气中。移动的空气吸收产生的热量，并被引导到排出通道。
图1显示了冷却空气的路径。进气路径(蓝色箭头)从外部绘制，吸收内部部件(红色箭头)的热量后，引导到外部通道并离开电机。进入电机的空气量取决于电机的转速和风扇叶片的设计。
或者，可以在主电机外壳上安装一个独立的外部鼓风机电机，以满足冷却空气循环的要求。这种类型可以防止滴水，滴水可能与垂直线形成15度角，并且不会进入电机。
优势ODP外壳被认为是顶帽型外壳中最便宜、结构最简单的。定子和转子绕组由外部空气冷却，使机架尺寸相对较小。
缺点:与其他外壳类型相比，开放式外壳设计导致高噪音水平。此外，由于内部轴装风扇的噪声会传到外部，因此应用降噪技术也很困难。这种类型不适用于1级危险区域。
可能出现的问题及解决方案:如果没有安装空气过滤器，昆虫和啮齿动物很容易通过空气开口进入电机外壳并阻挡气流。空气过滤器可能会被灰尘或颗粒堵塞。因此，建议使用空气过滤器和差压仪。由于暴露在周围的空气中，内部部件有生锈和腐蚀的危险。建议进行适当的初级涂装，特别是定子、转子和内部框架。
建议建议ODP仅用于清洁和通风良好的室内区域。不适用于室外或腐蚀性/粉尘区域。
2 - WPII (II型耐候防护，IC01, IP23/24)
冷却方法:冷却方法与ODP类似。然而，WP II提供更好的保护，防止外部灰尘，水和物体。大礼帽外壳的进气口侧的挡板迫使新鲜空气在从内到外移动时改变方向。气流路径遇到三个90度转弯，减少了水滴和灰尘进入电机的机会。
优势: WPII外壳是为室外使用而设计的。但是，它也适用于通风良好的室内位置。占用空间相对较小，结构简单，如ODP。成本比ODP外壳略高，但仍然比其他全封闭类型便宜。
缺点像ODP外壳一样，高噪音可能是一个问题。如果在尘土飞扬的地方使用，过滤器很容易堵塞，导致电机跳闸。此类型不适用于第一类区域。
可能出现的问题和解决方案空气过滤器可能会被灰尘或颗粒堵塞。因此，建议使用空气过滤器和差压仪。由于暴露在周围的空气中，内部部件有生锈和腐蚀的危险。建议进行适当的初级涂装，特别是定子、转子和内部框架。
建议: WPII外壳适用于相对清洁和较少灰尘的室外区域。此外，当现场没有冷却水时，它可以是一个合理的替代品。请注意，建议使用不锈钢可清洗空气过滤器(90%的颗粒≥10微米)，并定期维护，清洁或更换过滤器是必要的。
3 - TEWAC(全封闭水冷转风冷，IC81W, IP54/56)
冷却方法: TEWAC外壳利用液体的高吸热特性来冷却电机。在这种类型的外壳中，内部循环的热空气通过设计并嵌入在热交换器中的专用空气通道。热交换器安装在电机本体上，并具有通道和管道，液体可以通过而不泄漏到电机本体中。另一方面，冷却液，如淡水或乙二醇混合物流经热交换器管，以从电动机内部不断循环的热空气中去除热量。为了有效地设计电机及其TEWAC冷却系统，最终用户需要提供有关在冷却系统和热交换器中部署的拟议冷却液质量的基本数据。这使制造商能够提供最佳的经济和工程解决方案。需要提供有关最大进口液体/水温度和液体/水类型的信息。
优势:与其他类型的机箱相比，这种类型的机箱具有最佳的散热效率和最低的噪音。降噪很容易应用，并且可提供高达30兆瓦(MW)的感应电动机和高达100兆瓦的同步电动机的大容量电动机。如果设计得当，TEWAC配置被认为是最可靠的选择，适用于灰尘/肮脏的区域，室内/室外和1/ 2级危险区域。
缺点:资本支出/运营成本是顶帽式机箱中最高的。TEWAC外壳总是需要冷却水。当没有新鲜冷却水时，闭环冷却系统是一种选择;然而，额外的成本加起来，冷却效率可能会下降。用户应该有一个水冷却系统，以保持质量和入口温度
冷却水。
可能出现的问题及解决方案:漏水是一个潜在的问题，所以建议安装漏水探测器。双管热交换器或冗余冷却器是提高可靠性的可用选择。
建议当最高环境温度较高且有冷却水可用时，TEWAC设计是大型电机的最佳选择。它最适合在腐蚀性和多尘的区域使用，并且在设计合理的情况下适用于1/ 2级危险区域。
4 - TEAAC(全封闭空气对空气冷却，IC611, IP54/56)
冷却方法: TEAAC机箱配有外置风扇，将外部环境空气吹入电机框的热交换管中。电机热交换器的设计是为了有效地将电机内部的热量传递给周围的空气。
内部电机密封的强制空气通过安装在轴端上的内部风扇叶片进行循环。如果转子在转动，安装在轴上的叶片也在转动。这导致内部电机密封的热空气不断循环并通过热交换器管。内部循环密封空气的体积直接对应电机转子的转速。
转子的较高速度导致内部热空气暴露到热交换器的机会较高。热交换管在有效地将热量从电动机内部热空气传递到外部空气中起着关键作用。
这种外壳类型昂贵，不适合超大容量的电机，因为绕组没有很好地冷却，特别是如果电机在长时间的可变和低速应用中运行。在这种情况下，存在过热的可能性，这可能会损坏电机的绝缘并减少电机的使用寿命。
优势: TEAAC机箱不需要现场冷却水。由于框架是全封闭的，此选项适用于灰尘/腐蚀性/潮湿/含盐的区域。该降噪技术易于应用。
缺点:当其他规格相同时，此外壳的帧尺寸通常比TEWAC或WPII大一到两个尺寸。初始成本最高，在额定功率范围内有一定的限制。噪音水平高于TEWAC。
可能出现的问题和解决方案当噪音水平过高时，强烈建议使用消声器，特别是大型高速电机。对于大型电机来说，绕组没有很好地冷却，因此需要一个或两个外部鼓风机来更好地冷却。
建议:当环境最高温度不高且现场无冷却水时，推荐使用TEAAC机箱。TEAAC非常适合在线/离岸应用程序。不建议在环境温度极高且有冷却水的情况下使用。
在选择最佳的外壳类型时，在选择合适的电机外壳时要考虑许多事情。要调查的因素是基于用户的需要或现场条件，例如环境情况、危险环境要求、水的可用性等。
确定哪种类型的电机外壳最适合驱动设备是具有挑战性的。因此，了解每种外壳类型的基本概念，优点，缺点和建议将有助于用户为泵系统选择最有效和最具成本效益的外壳。
熟悉电机标准，如NEMA MG-1，国际电工委员会(IEC)和美国石油协会(API) 541/547是了解基本电机要求的良好起点，包括外壳类型和冷却方法。
另一个好的做法是咨询电机专家，接受专业的意见和建议。通过选择最佳的外壳类型，电机更有可能实现设计的电机寿命周期，同时提高电机的性能和可靠性。
参考文献
Nema mg-1 2016
TMEIC中压感应电动机21-L系列目录_2012