Электрическая машина с газовымОХлАждЕНиЕМ Советский патент 1981 года по МПК H02K1/20 H02K9/14 

1

Изобретение относи гея к электромашиностроению, в частности к устройству регулируемого охлаждения синхронной машины, и может быть использоваио, например, в турбогенераторах, работаюндих в условиях переменного графика нагрузки.

Известна конструкция электрической машины с регулируемой интенсивностью охлаждения активных и конструктивных элементов нри повышении тепловыделений в этих элементах 1. Эта машина содержит каналы охлаждения в активных и конструктивных элементах, автономный резервуар хладагента повышенного давления, регулирующий орган, регулятор, соединенный с регулируюш,им органом. Регулятор управляет регулируюш,им органом от программного реле или по сигналам от датчика тока статора. Однако эта электрическая машина может работать с иовышенными тепловыделениями лишь в кратковремеппом режиме, определяемым объемом резервуара высокого давления, в котором находится дополнительная порция хладагента. Кроме того, наличие за пределами турбогенератора большого числа дополнительных эле.ментов системы охлаждения: резервуара высокого давления, гидравлических и электрических регуляторов, насосов, фильтров, тенлообменников и др. - ведет к значительному увелнчению эксп.;уатационных расходов.

Известна также электрическая машина, содержаш,ая герметичный корпус, сердечник статора с газовым охлаждением и разделенный радиальными вентиляционными каналами на пакеты, газораспределительный цилиндр с проходными отверстиями, размещенный корпусом и сердечником статора, ротор с вентиляционными каналами, компрессор на валу ротора, выход которого подсоединен к упомянутым вентиляционным каналам ротора 2. Необходимый напор для циркуляции газа, охлаждающего сердечник статора, создается осевым вентилятором.

Однако эта конструкция может обеспечить устойчивую и стабильную в тепловом отношении работу электрической машины лишь для определенного уровня потерь в активных и конструктивных элементах, например для номинального режима. При изменении коэффициента мощности в пределах 0,95-1,0 нагрев крайнего пакета сердечннка статора существенно увеличивается, а в ряде случаев достигает своего предельного значения (из-за роста потерь в крайних пакетах при одной и той интенсивности их охлаждения).

Кроме того, неравномерности графика активно-реактивной нагрузки приводят к

циклическим изменсииям темисратуры элементов конструкции генератора, iix взаимному неремещению друг относительно друга, а следовательно, ведут к ускоренному износу, ноиижению ресурса, надежности и )1агрузочной сиособности электричеокоИ M;Iшины в целом.

Целью нзобретения является устранение указанных недостатков, новышение .IOHJ,HOсти и экснлуатационной надежности и долговечности работы турбогенератора в условиях неременного графика нагрузки, в особенности ири работе генератора с номинальной активной мощностью и нотребленин реактивной мощности из сети.

Для этого известная э.чектричеекая машина снабжена доиолннтельным трубопроводом, сообщающим комнреесор через ироходные отверстия газораснредслител1Л1ого цилиндра с раднальными кана;1ами коицевых накетов и в трубоироводе расиоложена заслонка, установленная с возможностью нерекрытия трубонровода в зависимости от нагрева ротора.

Вынолнение в электрической машине тракта нодачи дополнительного газа к каналам вентиляции коицевых иакетов сердечника статора с регулирующей заслоикой, осуществляющей с номощью регулятора иодачу донолннтельного газа в обратно нронорциональной зависимости от тока возбуждения ротора, нозволяет иерераснределнть охлаждающие нотоки внутри генератора таким образом, что нагрев Kpaiimix накетов нрактическн остается ностоянным. Необходимый д.тя этих целей доиолиительный охлаждающий газ регулятор нодает от ротора, так как в режиме нотребления реактивной мощности его тенловой режим облегчен вследствие уменьшения иотерь и обмотке ротора, ноэтому часть газа, нодводимого к вентиляционным каналам ротора, можно иснользовать для охлаждения крайних накетов.

На чертеже схематически нредставлеиа электрическая машина с регулируемой нитенсивностью охлаждения концевых пакетов сердечника статора.

Электричеекая машина содержит герметичный корнус 1, сердечник статора 2, радиальные вентиляционные каналы 3 сердечника статора, накеты 4, газоразделительный цилиндр 5 с проходными отверстиями 6, ротор 7 с аксиальными 8 н радиальиыми 9 вентиляцноннымн каналами, которые через газовые каиалы 10 соединеиЕл с выходом компрессора 11 на валу ротора. Обмотка 12 возбуждения ротора через контактные кольца 13 подсоединена к системе питания обмотки возбуждения генератора. Выход вентиляционных каналов 9 ротора нодсоединен к зазору 14 между ротором и статором. Тракт подачи дополнительиого газа 15 к радиальным вентиляционным каналам 3 сердечника статора и к каналам

Hi между иалсимным ф.анце.м 17 и крайним пакетом |1()дсоеди)1ен к (ггсеку 18 через отверстие 19 в перегородке 20. К (ггверстням 19 подсоедииены веитиляциоиные аксиал);Н)1е каналы 21 сердечника статора. Регул;|ру и1ц; Я зас;кл1ка 22 иодсоед; ие11а к ):с|(),П111телы1ому мехаиизму 2.5 прсяюрцио1;алы1г;- 111тегральио днфферепииальиого рег ;1Я1ора 24. К регулирующему устройетву

25 регулятора 24 Г1одсоедине11 токовый датчпк 26 {С1н-нал возмущения), установленный в цепи возбужден 1я poTcjpa, н температурныГ датчик 27 (сигнал отклонения), установ. еииьп 1 в зонах 28 макс1:ма,:1ьных

температур концевых пакетов. Вход 29 тракта подачи доиолнительиелч) газа иодсоединен к входу в венти.:1яниопиые кана,:|ы 8 ротора. Вход 29 тракта подачи дополнительного газа может быть иодсоедииен непосредствеппо к компрессору 11.

Э;1ектрическая .машииа с регулируемой интенсивностью охлаждения работает следуюигим образом.

Увеличение значения коэффициента мощности нрн ИОСТОЯ1П10М зиачеиии активной лияцности вызывает увеличение потерь в крайних пакетах сердечника статора. При в роторе при умеиьн1ении тока воз()уждеи 1я ироисход1гг уменьп ение luJTepi.

.:|ятор 24 ио сигналу, иостуиаюигему от датчика 26, уирав,1яет зас.1()нк( 22 и соответствии с величнно, обратно ироиорциона.пыюй иеличиис тока ротора.

При токе иозбуждения 1, иомипальпому (t,i,,M), заслонка 22 закрыта; нрн токе / (iiiiii заслонка 22 полностью открыта. При токе концевые накеты охлаждаются иостоянным расходом газа, иостуиа О1и,е1(; от 1 ентиляциоииого канала 21. В Д11апазоне токов до значения токов - - niiii регулятор направляет в крайний отсек 18 через засло1н у 22 дополнительный расход газа, l-.ro величина контролируется

по абео.нотному, иитеграл1 н( и днффереициа.п.ному сигналу отклоиения, иоступаюнхе.му от датчиков 27. 1-1с1К).1ьзовапие иовых элемсптся к(;нструкц11и тракта подачи д{)ио;|иительного с заслоикой, уиравляе.МО регу.чятором от токового датчика, устаиоплеииого в neiHi возбуждения ротора и осу1цествля10И1,ей иодачу донолнительиого газа в обратио иронорциопальной завнсимостп от тока возбуждения ротора, выгодно отличает предлагаемую электрическую машину от lipoTOTiHia. Техннко-экономическ 1с ,ества предлагаемой электрической мапшны состоят в сле.туюп1,ем: пшснспфпкаиия о:;.чаждеипя ко1Н1,евых

11акет(П сердечника статора достигается путем перераспределения потоков хладагента внутр генератора без установки дополннтельпых вентилирующих элементов и фактическп без дополнительных затрат на вентиляцию;