Гидрогенератор с самовентиляцией Советский патент 1993 года по МПК H02K9/02 

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к усовершенствованию охлаждение активных частей синхронной явнополюсной электрической машины, например гидрогенератора.

Известен гидрогенаратор с самовентиляцией, в котором ротор как большой центробежный вентилятор используется в виде напорного элемента, подающего охлаждающий воздух через соответствующие вентиляционные каналы/ выполненные между пакетами шихтованного обода. В этом решении в качестве напорных элементов использованы спицы и вентиляционные каналы шихтованного обода, а с целью снижения вентиляционных потерь на торцах ротора предусмотрены закрытия, закрепленные к ободу.

Недостатком является то, что выполненные глухими закрытия ограничивают доступ охлаждающего воздуха к торцам обмотки возбуждения, ухудшая ее охлаждения на всех полюсах,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является гидрогенератор с самовентиляцией, содержащий статор, ротор с полюсами и ших- тованным ободом с вентиляционными каналами, воздухоразделяющие и вентиляционные щиты с лопатками, воздухоохладители. Здесь вентиляционные щиты играют роль торцевых центробежных вентиляторов.

Однако их эффективность мала, т.к. наружный диаметр щитов выполнен значительно меньшим, чем внешний диаметр витков обмотки возбуждения. Это снижает напорный эффект, что ведет к ухудшению охлаждения гидрогенератора и приводит к возможности возникновения перекосов температуры в активных частях машины, следовательно, к снижению надежности машины.

Целью изобретения является повышение надежности гидрогенератора за счет повышения эффективности охлаждения.

Поставленная цель достигается за счет того, что в гидрогенераторе с самовентиляцией, содержащем статор, ротор с полосами и шихтованным с вентиляционными каналами, воздухоразделяющие и вентиляционные щиты с лопатками, воздухоохладители, вентиляционные щиты выполнены удлиненными до внешнего диаметра полюсов и снабжены направляющими элементами уголкового сечения, а лопатки установлены по тангенциальной составляющей в сторону вращения ротора, причем угол смещения внешних кромок лопаток относительно

внутренних выполнен в пределах полюсного шага

На фиг. 1 показан гидрогенератор с предлагаемыми вентиляционными щитами

на верхнем и нижнем торцах ротора, продольный разрез; на фиг. 2 - ротор, вид сверху; на фиг. 3 - лопатка, на фиг. 4, 5 - варианты выполнения направляющих элементов уголкового сечения.

0 Гидрогенератор состоит из крестовины 1, статора 2, ротора 3 и опорного устройства

4. именуемого подпятником. Непосредственно ротор состоит из центральной части

5. к которой присоединены спицы 6, имею5 щие радиальные ребра; на внешнем диаметре спиц закреплен шихтованный обод 7, состоящий из пакетов 8. Между пакетами 8 для радиальной циркуляции охлаждающего воздуха предусмотрены i вентиляционные

0 каналы 9,

На внешнем диаметре обода 7 закреплены полюса 10 с обмоткой возбуждения 11. Статор 2 состоит из корпуса 12, снабженного фланцами 13 и 14, кольцевых полок

5 15, ребер 16 и обшивки 17. Со стороны внутреннего диаметра корпуса закреплен шихтованный сердечник 18. Между пакетами в нем по всей его высоте также предусмотрены вентиляционные каналы 19. В пазах, вы0 полненных на внутреннем диаметре сердечника статора, размещена электрическая обмотка 20. В собранном состоянии статор нижним фланцем закреплен к фундаменту 21. На обшивке корпуса статора при5 креплены воздухоохладители 22.

На верхнем фланце 13 корпуса статора установлена и закреплена верхняя крестовина 1, состоящая из центральной части 23 и отъемных лап 24, равномерно располо0 женных по окружности в виде лучей. Для обеспечения наиболее рациональной циркуляции охлаждающего воздуха и улучшения обдува торцев 25 полюсов и сердечника статора на верхнем и нижнем торцах ротора

5 предусмотрена установка направляющих вентиляционных щитов 26 и 27. Внешние диаметры щитов 26 и 27 выполнены на уровне внешних витков обмотки возбуждения, Для направленной подачи охлаждающего

0 воздуха непосредственно в междуполюсное пространство 28 (фиг. 2) на внешнем диаметре щитов 26 и 27 установлены направляющие элементы 29 уголкового профиля. Внешние концы элементов 29 (фиг. 4,5) на5 правлены в сторону полюсов. Для создания соответствующего напора охлаждающего воздуха между щитами 26 и 27 и торцами обода предусматривается установка вентиляционных лопаток 30 по тангенциальной составляющей. Внешние концы лопаток 30

смещены относительно внутренних в сторону вращения в пределах полюсного шага (фиг. 3).

Элементы 29 могут быть съемными и закреплены к щитам 26 и 27 крепежными элементами. Не исключается крепление элементов 29 к щитам 26 и 27 посредством электросварки.

Для обеспечения циркуляции охлаждающего воздуха внутри генератора предусмотрены верхний 32 и нижний 33 воздухоразделяющие щиты с вертикальными элементами 34,

Для раздельной подачи охлаждающего воздуха в середину ротора и на торцы пред- усмотрены щиты 35 в виде сегментов, установленные на верхней и нижней полках спиц ротора. Также предусмотрено перекрытие 36 верхней крестовины.

Составными частями вентиляционного тракта являются вертикальная стенка 37 фундамента, и перекрытие 36, установленное и закрепленное на лапах крестовины и на верхней горизонтальной плоскости 38 фундамента, являющейся одной общей от- меткой пола машинного вала ГЭС.

Для лучшего понимания характера движения охлаждающего воздуха внутри генератора, потоки воздуха обозначены стрелками А, Б, В, Г, Д, Е, Ж.

Гидрогенератор работает следующим образом.

В процессе работы гидрогенератора охлаждающий воздух, указанный стрелками А и Б,, от охладителей 22 поступает в каналы 39 и 40. Каналы 39 выполнены в фундаменте, на котором установлен статор. Каналы 40 образованы лапами 24 верхней крестовины, ее перекрытием 36 и верхним воздухораз- деляющим щитом 33. Под воздействием вращающегося ротора 3 охлаждающий воздух из каналов 39 и 40 затягивается во внутреннее пространство ротора, разделяясь на 4 потока В, Г, Д, Е, которые из пространства внутри спиц и между ними направляются в вентиляционные каналы 9. Из каналов 9 холодный воздух поступает на прямолинейные участки обмотки возбуждения 11 и на башмаки основной части сердечника полюсов. Затем этот поток проходит через кана- лы 19 сердечника 18 статора охлаждая его пакеты и также прямолинейную часть обмотки статора.,Уже нагретая часть этого потока воздуха проходит каналы между полками 15 в корпусе статора и поступает на охладители 22.

Торцевая часть охлаждающих потоков В и Е поступает в верхнюю и нижнюю напорные зоны, образованные щитами 26 и

35, а также 27 и 35 соответственно и лопатками 30.

Под действием вращающего ротора верхний В и нижний Е потоки охлаждающего воздуха поступают на торцы 25 полюсов ротора и в междуполюсное пространство 28, Для обеспечения направленного поступления потоков В и Е на внешнем диаметре щитов 26 и 27 предусмортены элементы 29 уголкового профиля и их плоскости имеют наклон в сторону полюсов. Поступившие потоки В и Е охлаждающего воздуха благодаря соответствующему наклону элементов 29 направляются строго на торцы полюсов ротора, крайние пакеты сердечника статора и рассеиваясь,поступают на головки обмотки 20 статора. Пройдя этот вентиляционный тракт,подогретый воздух потоков В и Е поступаете каналы между полками 15 статора, а затем на охладители.

Пройдя охладители, горячий воздух охлаждается, вновь разделяется на потоки А и Б и далее цикл циркуляции повторяется многократно, пока работает гидрогенератор и вращается ротор.

Предлагаемое решение за счет раздельной и направленной подачи охлаждающего воздуха на лобовые, торцевые и прямолинейные участки обмоток и сердечника обеспечивает более равномерное их охлаждение и исключает недопустимые перекосы температуры в активных частях машины, тем самым обеспечивается повышенная надежность гидрогенератора.

Данное предложение может быть применено как во вновь проектируемых, так в реконструируемых гидрогенераторах.

Повышещие надежности за счет снижения нагрева и вентиляционных потерь на 120-150 кВт позволяет выработать дополнительную электроэнергию Эд 150 24 х хЗО 6 648000 кВт/ч.

Формула изобретения ,

Гидрогенератор с самовентиляцией,содержащий статор, ротор с полюсами и шихтованным ободом с вентиляционными каналами, воздухоразделяющие и вентиляционные щиты с лопатками и воздухоохладители, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения эффективности охлаждения, вентиляционные щиты выполнены удлиненными до внешнего диаметра полюсов ротора и снабжены направляющими элементами уголкового сечения, а лопатки выполнены со смещением их внешних кромок относительно внутренних в пределах полюсного шага и установлены по тангенциальной составляющей в сторону вращения ротора.

riJ.Lt..t

3

Ј8

25

о о .

V

fr :----- // .

/.:--:

Сущность изобретения: гидрогенератор с самовентиляцией, содержащий статор 2, ротор 3 с шихтованным ободом 7, состоящим из пакетов 8, между которыми предус2 . мортены вентиляционные каналы 9 и полюсами 10. Для обеспечения наиболее рациональной циркуляции охлаждающего воздуха и улучшения обдува торцов 25 полюсов 10 и сердечника 18 статора 2 на верхнем и нижнем торцах ротора 3 устанавливают направляющие вентиляционные щиты 26 и 27, которые выполнены удлиненными до внешнего диаметра полюсов 10 ротора 3. На внешнем диаметре щитов 26 и 27 установлены направляющие элементы уголкового профиля 29. Для создания соответствующего напора охлаждающего воздуха между щитами 26 и 27 и торцами обода устанавливают вентиляционные лопатки 30 по тангенциальной составляющей. Внешние концы лопаток 30 смещены относительно внутренних в сторону вращения в пределах полюсного шага. 5 ил. ел С

&и. г

г.$§1Јны Ј9«fft,.

.

v

.

r I

I) ;

23

J

i.

..И- Л bl / U-c