Электрическая машина с газовым охлаждением Советский патент 1983 года по МПК H02K9/08 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электрическим машинам с газовым охлаждением статора и ротора.

Известна электрическая машина с газовым охлаждением, с многоструйной радиальной вентиляцией с продольным секционированием и радиально-тангенциальной вентиляцией, с газоразделительными кольцевыми перегородками, которые монтируются на сердечнике 1.

Однако, кольцевые перегородки монтируются в торцовой зоне сердечника статора после заводки ротора, что усложняет монтаж генератора. Такая система не исключает некоторое перемешивание потоков горячего и холодного газа в зазоре, что не способствует эффективному охлаждению ротора.

Наиболее близкой к изобретению является электрическая машина с газовым охлаждением, содержащая корпус с встроенными газоохладителями, вентиляторы с камерами разряжения и нагнетания, ротор с обмоткой с непосредственным охлаждением с чередующимися по длине ротора зонами забора холодного газа через заборники и зонами выброса горячего газа через дефлекторы, сердечник статора с радиальными вен.тиляционными каналами, подразделенный вместе с пространством между корпусом и сердечником по всей активной длине в тангенциальном направлении на четное число секторов, поочередно сообщающихся с разноименными камерами вентиляторов, и статорную обмотку, пазовая часть которой закреплена пазовыми клиньями.

Зазор между сердечником статора и ротором перекрыт по торцам газоразделительными кольцевыми перегородками для разобщения по газовому потоку зазора и камер разряжения. Ротор выполнен с диагональной системой охлаждения с заборниками 2.

Недостатком известного устройства является следующее. Холодный газ попадает из чередующихся секторов через вентиляционные каналы сердечника статора в зазор, где он захватывается заборниками ротора, которые чередуются по длине ротора с зонами выхода горячего газа из ротора. Если при работе генератора какая-то часть зон выхода горячего газа ротора оказывается против секторов статора, предназначенных по схеме вентиляции для прохода, подогретого газа, то подогретый ротором газ охлаждает группу секторов сердечника статора и поступает на вход вентилятора. Если же какая-то часть зон выхода горячего газа ротора оказывается против секторов, из кбторых в зазор поступает холодный газ, то на этих участках наблюдается перемешивание холодного и горячего газа. Так как зоны входа и выхода газа на роторе чередуются между собой, то на границах холодных участков наблюдается подогрев холодного газа. Подогретый газ в этих зонах захватывается заборниками ротора и, следовательно, снижается эффективность охлаждения обмотки ротора. В установившемся режиме наблюдается увеличение нагрева обмотки ротора в направлении к середине ротора, где температура достигает наибольшей величины.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения.

Для достижения поставленной цели в электрической машине с газовым охлаждением, содержащей корпус с встроенными

газоохладителями, вентиляторы с камерами разряжения и нагнетания, ротор с обмоткой с непосредственным охлаждением с чередующимися по длине ротора зонами забора холодного газа через заборники и зонами выброса горячего газа через дефлекторы, сердечник статора с радиальными вентиляционными каналами, подразделенный вместе с пространством между корпусом и сердечником по всей активной длине в тангенциальном направлении на четное число секторов, поочередно сообщающихся с разноименными камерами вентиляторов, и статорную обмотку, пазовая часть которой закреплена пазовыми клиньями, в зазоре между сердечником статора и ротором, в секторах, непосредственно соединенных с камерами

нагнетания, обращенных к зонам ротора, расположенным между заборниками и дефлекторами, установлены перегородки.

Причем перегородки закреплены на пазовых клиньях статора, в которых выполнены выступы, прямоугольными пазами в тангенциальном направлении.

На фиг. 1 представлена электрическая машина с газовым охлаждением по середине сектора холодного газа, сообщающегося с камерой нагнетания вентилятора, продольный разрез; на фиг. 2 - поперечный разрез; на фиг. .3 - крепление перегородок. Электрическая машина содержит корпус 1 с встроенными газоохладителями 2, ротор 3, сердечник 4 статора с радиальными вентиляционными каналами 5. На роторе 3,

содержащем обмотку в пазовой части 6 и лобовых частях 7, установлены вентиляторы 8 с камерами нагнетания 9 и разряжения 10. Зазор 11 между сердечником 4 статора и ротором 3 перекрыт по торцам кольцеобразеными перегородками 12 для разобщения по газовому потоку зазора и камер 10 разряжения (стрелками показано направление газового потока). Газоохладители 2 имеют выходные окна 13. В торцевых щитах 14 выполнены каналы 15 для подачи газа к лобовым частям 7 обмотки ротора 3 от газоохладителей 2. В торцовой зоне установлены перегородки 16. За счет установки специальных пазовых клиньев (не обозначены)

бочка ротора по длине подразделена на чередующиеся зоны входа холодного газа 17 через заборники и выхода горячего газа 18 через дефлекторы..Пространство между сердечником 4 и корпусом 1 (фиг. 2) разделено на четное количество секторов вытяжных 19 (горячего газа)и нагнетательных 20 (холодного газа) при помощи перегородок 21, образующих вместе с вентиляционными распорками 22 в каналах 5 границы нагнетательных и вытяжных секторов статора, чередующихся в тангенциальном направлении. При этом вытяжные сектора 19 сообщаются через торцовую зону мащины с камерами 10 разряжениявентиляторов 8, а соседние с ними нагнетательные сектора 20 сообщаются с выходными окнами 13 газоохладителей 2. Для разобщения разноименных секторов служат перегородки 16. На границах зон 17 и 18 в секторах20 холодного газа установлены перегородки 23, выполненные из эластичного изоляционного материала, например резины (точкой обозначено направление газового потока к нам, крестом - от нас). Статорный пазовый клин 24 (фиг. 3) с выступом 25 выполнен с прямоугольным пазом 26 в тангенциальном направлении относительно расточки сердечника статора для установки и крепления сегментной перегородки 23 с помощью щтифта 27 и щнурового бандажа 28, что позволяет в случае необходимости заменять сегментные перегородки 23 без переклиновки пазовых клиньев статора.

Количество перегородок 23 может соответствовать количеству пазовых клиньев 24, которые устанавливаются только на границах зон забора ротором холодного газа, или может устанавливаться одна сегментная перегородка на группу клиньев 24, расположенных в одном секторе холодного газа.

Работа мащины идет следующим образом.

Газ, подогретый потерями электрической мащины, под действием вентиляторов 8 удаляется из торцовых зон статора и нагнетается .в газоохладители 2, откуда охлажденный газ сл,едует. в сектора 20 пространства между сердечником 4 и корпусом 1 статора. Далее, проходя через радиальные каналы 5 в нагнетательных секторах 20, газ охлаждает сердечник 4 в пределах этих секторов и поступает в зазор 11, где забирается заборниками ротора в зонах 17 заборах холодного газа и охлаждает обмотку 6 ротора, затем выбрасывается в зазор 11, где перемещивается в тангенциальном направлении в чередующихся зонах 18 горячего газа, отделенных перегородками 23, затем входит в радиальные каналы 5 в вытяжных секторах 10, проходит по ним, о.хлаждая сердечник в этих секторах, и поступает в пространство между корпусом и сердечником сектора 19, откуда следует аксиально к торцовым зонам мащины и далее на вход вентиляторов 8. Затем газ вновь нагнетается в газоохладители -2 для повторения цикла. Часть газового потока после газоохладителей 2 ответвляется через каналы 15 и поступает под бандажные кольца для охлаждения лобовых частей 7 обмотки ротора.

Технико-экономический эффект состоит в том, что установленные перегородки 23 в секторах 20 холодного газа на границах зон забора холодного газа заборниками ротора уменьщают рециркуляцию горячего газа вдоль зазора, что обеспечит более равномерное распределение температуры по длине ротора, увеличит эффективность охлаждения обмотки ротора и позволит снизить нагрев обмотки по сравнению с известными конструкциями.

21

23

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ГАЗОВЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ, содержащая корпус с встроенными газоохладителями, вентиляторы с камерами разряжения и нагнетания, ротор с обмоткой с непосредственным охлаждением с чередующимися по длине ротора зонами забора холодного газа через заборники и зонами выброса иЦ1Ш горячего газа через дефлекторы, сердечник статора с радиальными вентиляционными каналами, подразделенный вместе с пространством между корпусом и сердечником по всей активной длине в тангенциальном направлении на четное число секторов, поочередно сообщ-ающихся с разноименными камерами вентиляторов и статорную обмотку, пазовая часть которой закреплена пазовыми клиньями, отличающаяся тем, что, с целью повыщения эффективности охлаждения, в зазоре между сердечником статора и ротором, в секторах, непосредственно соединенных с камерами нагнетания, обращенных к зонам ротора, расположенным между заборниками и дефлекторами, установлены перегородки. Ф 2. Мащина по п. 1, отличающаяся тем, что перегородки закреплены на пазовых (Л клиньях статора, в которых выполнены выступы с прямоугольными пазами в тангенциальном направлении. о Ol 05 со --) ел 2 11 Фмг.У иии1 Ц