П. П. Куделя,Ю. С. Иванов, И. М. Постпиков, Г. Г. Счастливый, А. А. Бабяк, Л. Я. Станиславский, В. С. Кильдишев, В. Г. Данько и Б. В. Спнвак Советский патент 1971 года по МПК H02K9/20 

РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Известны роторы электрических машин с внутризамкнутой системой охлаждения роторной обмотки, выполненной из полых проводников, содержащие вращающийся поверхностный теплообменник с вторичным жидкостным контуром.

В известных конструкциях ротор имеет вращающийся вместе с валом промежуточный теплообменник для охлаждения жидкости, циркулирующей через тепловыделяющие элементы ротора и теплообменник.

Промежуточный теплообменник представляет собой ребристые трубы, охлаждаемые снаружи газом или водой. В качестве хладагента, циркулирующего во вращающемся контуре, может быть применена вода или масло в однофазном состоянии, причем циркуляция его осуществляется либо с помощью насоса, либо под действием температурного напора.

Недостаток известного устройства заключается в практической невозможности осуществления в нем пленочно-испарительного охлаждения, применение которого повыщает надежность и эффективность работы электрической мащины. При использовании нленочно-испарительного охлаждения в известном устройстве невозможно обеспечивать надежную циркуляцию хладагента, так как это требует подпора жидкости в радиальных участках системы, что может привести к полному затапливаВ-СЕСОЮсТН Я

;;. 1.1

i:-. .КУМ

БИБлИОТ

ЕКА

нию поверхности охлаждения промежуточного теплообменника. При этом также не обеспечивается эффективная конденсация паров теплоносителя, так как образующийся коиденсат внутри труб теплообменника, и результате чего з еличивается TepMnMCCiiCK сопротивление между охлаждающей средо вторичного контура и конденсирующимся iiaром. Ротор с известным устройством для Biiyrрнзамкнутой циркуляции хладагента имеет большие габариты и недостаточную компактность.

Предложенный ротор отличается от известных тем, что с целью гговышения надежиостм

работы машины применнтелыю к нленочпо-испарительному охлаждению, у.меньшеиня laOaритов тенлообменника теплооб.менник снабжен цилиндрическим раздаточным коллектором, расположенным в центральной часги теплообменника по оси ротора, причем вход коллектора гидравлически соединен с выходными каналами обмотки, а выход вынолнен в виде ряда отверстий, расположенных в разных секциях тенлообменника, гидравлически соединенных с входными каналами обмоткн. Для уменьшения габаритов машины теплообменник может быть размещен внутри полого вала ротора, либо с торца его и механически связан с ним. С целью повышения интенсивмашинам с бесконтактным возбуждением вентили расположены на корпусе теплообменника и гидравлически соединены с системой охлаждения.

На фиг. 1 изображен ротор в продольном разрезе с размещением промежуточного теплообменника внутри иолого вала; на фиг. 2- то же, с торца вала и вентилями бесконтактного возбуждения, расположенными на корпусе теплообменника; на фиг. 3-размещение элементов выпрямительного устройства системы бесконтактного возбуждения на корпусе теплообменника.

Ротор / электрической маи1ины имеет обмотку возбуждения 2, выиолненпую из проводников с внутренними каналами для циркуляции о.хлаждающей жидкости и иара. Во внутренней полости ротора (см. фиг. 1) или на торце вала (см. фиг. 2) по его оси закреплен теплообменник 3, состоящий из корпуса 4, центрального раздаточиого парового коллектора 5, теилообменных труб 6 и внутренних перегородок 7, разделяющих паровое пространство теплообменника на ряд секций. Отдельные секции теплообменника посредством каналов 8, выполненных в его корпусе, и трубок 9 соединены с кольцевым жидкостным коллектором 10, расположенным на валу ротора вблизи лобовых частей. Коллектор W, в свою очередь, соединеп через дроссельные устройства // с входными каналами отдельных катуитек обмотки ротора. Выходные каналы этих, катушек соединены с кольцевым паровым коллектором 12, который через трубки 13 гидравлически связан с центральным раздаточным коллектором 5. Теплообменник 3 снабжен с торца камерами 14 и 15, служащими соответственно для подвода и отвода охлаждающей воды вторичного контура охлаждения. На валу 16 расположен ротор возбудителя 17 с двумя трехфазными обмотками. Диски 18 с элементами выирямительного устройства системы бесконтактного возбуждения размещеюз либо на валу возбудителя (см. фиг. I), либо на корнусе 4 теплообмен1П-1ка (см. (|)иг. 2). На дисках 18 закреплены (см. . 3) кольцевые токоведущие шины 19 и 20, на которых крепятся вентили 21. На этих же дисках расположены вспомогательные устройства вынрямительной схемы (нредохранители 22, сопротивлепия и емкости 23). Токоведущие шипы 19 и 20 при применении пленочно-испарительной системы охлаждения веитилей (см. фиг. 2) имеют внутренние нолости, соединенные с помощью жидкостпых каналов 24 и дроссельных устройств с выходными каналами из секций теплообменника, а с помощью паровых каналов 25-с цептральпым раздаточным паровым коллектором.

При вращении ротора внутризамкнутая система пленочно-иснарительного охлаждения работает следующим образом. Жидкость (например, фреон), находящаяся в теплообменнике, под действием центробежных сил поступает по каналам 8 и трубкам 9 в коллектор

10и далее через дозирующие устройства (папример, дроссели 11) в полые проводники обмотки возбуждения 2. В обмотке вследствие центробежных сил, а также дозирующих устройств жидкость движется вдоль нроводников, заполняя только часть сечения канала. Нри тенловыделении в обмотке жидкость испаряется, и образовавшийся пар поступает из обмотки в коллектор 12, а из него по трубкам

J3 в коллектор 5. Через отверстия в коллекторе 5, расположенные в различных секциях теплообменника, пар идет в межтрубное пространство, где конденсируется на наружной поверхности теплообменных труб 6. Образующийся конденсат отбрасывается центробежными силами на внутреннюю поверхность корпуса 4 теплообменника и поступает в каналы 8. При этом внутренний циркуляционный контур замыкается.

При применении пленочно-иснарительного охлаждения вентилей выпрямительного устройства бесконтактной системы возбуждения жидкость иод действием центробежных сил подается из теплообменника (см. фиг. 2) по

каналам 8 и 24 через дроссельные устройства

11во внутренние каналы токоведущих шин 19 и 20. Отнимая выделяющееся в вентилях и токоведущих шинах тепло, жидкость испраряется, и образующийся пар по каналам 25 направляется в коллектор 5.

Размещение теплообменника, в котором происходит конденсация паров, по оси ротора и нодача пара из обмотки в центральную часть этого теплообменника создает наиболее

благоприятные условия для циркуляции охлаждающего агента и равномерной раздачи его по охлаждаемым каналам в первичном циркуляционном контуре, в котором двин ущий напор создается за счет воздействия центробежных сил в восходящих и нисходящих радиальных участках системы на паровую и жидкостную фазы хладагента, что повышает надежность работы электрической машины.

Предмет и з о б р е т е и и я

1. Ротор электрической машины с внутризамкнутой системой охлаждения роторной обмотки, выполненной из полых проводников, содержащий вращающийся поверхностный теплообменник с вторичным жидкостным контуром, отличающийся тем, что, с целью повышения надежпости работы машины применительно к пленочно-испарительному охлаждению, уменьшения габаритов теплообменника, указанный теплообменник снабжен цилиндрическим раздаточным коллектором, расположенным в его центральной части по оси ротоpa, причем вход коллектора гидравлически соединен с выходными каналами o6iMOTKH, а выход выполнен в виде ряда отверстий, располол енных в разных секциях теплообменника, гидравлически соединенных с входными

2.Ротор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов машины, тенлообменник размеш ен внутри полого вала ротора.

3.Ротор но н. 1, отличающийся тем, что теплообменник, расположен с торца ротора н механически связан с ннм.

4. Ротор но нп. 1 и 3, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности охлаждения вентилей нрименительно к машинам с бесконтактным возбужденнем, oiui расноложены на корпусе теплообменника и г 1дравлическп соедннен1л с cиcтo :oй охлаждения.

22

Фиг-.

19