Статор электрической машины Советский патент 1981 года по МПК H02K1/20 H02K9/04 

(54) СТАТОР ЭЛЕКТРИ1-СКИЙ МАШИНЫ

I

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано, например, в мощных турбогенераторах.

Известен статор электрической машины, у которой нажимные устройства, торцы и сами крайние пакеты железа сердечника статора охлаждаются газом, проходящим по радиальным каналам, образованным внутренней поверхностью нажимного фланца, поверхностью крайнего пакета и боковыми поверхностями нажимных пальцев, а также по радиальным каналам между пакетами сердечника статора 1.

Интенсификация охлаждения в каналах при радиальной системе вентиляции осуществляется путем увеличения расхода газа, подающегося со стороны воздушного зазора или спинки статора. Однако такая конструкция статора обуславливает высокую неравномерность температурного поля в концевой зоне сердечника с относительно большими максимальными значениями температуры у дна паза и в зубцовой зоне крайнего пакета.

Известен также статор электрической мащины, содержащий обмотку, шихтованный

сердечник, нажимные пальцы, коробчатые дистанционные изоляционные прокладки, образующие коллектор, имеющий сопла с выходом в надпазовые каналы крайнего пакета, который соединен с трубопроводом высокого давления 2.. Интенсификация охлаждения надпазовой зоны и зоны зубцов осуществляется газом, поступающим через сопла, оси которых направлены в стороны охлаждаемых поверхностей.

Предложенное устройство сложно по конструкции и не является достаточно надеж10ным в эксплуатации. Кроме того, конструкция устройства такова, что необходимы большие размеры надпазового канала, а это требует еще больших расходов газа высокого давления и увеличивает магнитное сопротивление крайнего пакета для основного ,

15 магнитного потока.

Для турбогенераторов, работающих в маневренных режимах, в особенности в режимах потребления реактивной мощности, а также для сверхмощных турбогенераторов в связи с увеличением добавочных потерь в

20 зубцах и над дном паза уровень интенсивности охлаждения теплообменных поверхностей концевой зоны сердечника статора с помощью известных устройств становится недостаточным. Целью изобретения является увеличение интенсивности охлаждения и уменьшение нагрева наиболее напряженных в тепловом отношении элементов концевой зоны сердечника статора, выравнивание температурного поля крайних пакетов и повышение тем самым нагрузочной способности, маневренности и надежности работы мощных турбогенераторов.

Это достигается тем, что известный статор электрической машины снабжен установленной в герметичном корпусе вихревой трубой, вход которой подсоединен к трубопроводу высокого давления, высокотемпературный выход вихревой трубы подсоединен к газоохладителю, а низкотемпературный выход подсоединен к кольцевому коллектору, который установлен на нажимном фланце.

Дополнительные сопла кольцевого коллектора направлены в сторону теплообменных .поверхностей нажимного фланца.

В качестве охлаждающего газа может быть использован, например, водород, азот, воздух и др.

На фиг. I изображен общий вид предлагаемого устройства статора электрической машины; на фиг. 2 - кольцевой коллектор низкотемпературного газа с основными и дополнительными соплами (узел I фиг. 1); на фиг. 3 - надпазовые каналы крайних пакетов сердечника статора.

Статор электрической машины содержит герметический корпус 1, шихтованный разделенный на пакеты сердечник 2 железа с пазами для обмотки 3, нажимный фланец 4, пальцы 5. Вихревая труба 6 установлена внутри герметичного корпуса в зоне лобовых частей обмотки статора. Вход 7 вихревой трубы подсоединен к трубопроводу 8 газа высокого давления.

Низкотемпературный выход 9 вихревой трубы трубопроводом 10 подсоединен к кольцевому коллектору 11 низкотемпературного газа. Высокотемпературный выход 12 вихревой трубы соединен трубопроводом 13 со входом газоохладителя 14 электрической машины. Кольцевой коллектор низкотемпературного газа закреплен на нажимном фланце через дистанционные прокладки 15 в.зоне выхода обмотки из пазов железа статора.

Выходные трубопроводы 16 кольцевого коллектора 11 выполнены в виде сопел, оси которых направлены на теплообменные поверхности надпазовых каналов 17 крайних пакетов. Кольцевой коллектор содержит дополнительные сопла 18, оси которых направлены в сторону теплообменных поверхностей нажимного фланца 4. Направление движения потоков хладагента показано стрелками А (фиг. 1).

Устройство охлаждения концевой зоны статора работает следующим образом. При

подаче высоконапорного газа на вход вихревой трубы (например для турбогенератора: входное давление 8 атм, входная темпе.ратура +40°С) на выходе получают высокотемпературный газ (для турбогенератора, например, 4-80°С) и низкотемпературный газ (дл турбогенератора, например, - 10°С) Выс6}(отемпературный газ подается на вход газоЪ хладителя электрической машины, низкотемпературный - направляется в кольцевой коллектор, а оттуда через основные и дополнительные сопла направляется на теплообменные прверхности концевой зоны сердечника статора, чувствительные к изменению интенсивности охлаждения - теплооб менные поверхности надпазовых каналов крайних пакет(в и нижней кромки нажимного фланца. Интенсивность охлаждения поверхностей надйазовых каналов и нижней кромки нажимного фланца повышена в предлагаемом устройстве за счет использования двух независимых физических явлений:

-повышением скорости и турбулентности охлаждающего указанную поверхность газа;

-локальным понижением температуры хладагента в интересующей зоне.

Техническая эффективность данного предложения подтверждена, численными расчетами на ЦВМ математических моделей предложенного устройства.

Так для турбогенератора мощностью 200 и 500 МВт при охлаждении надпазового канала водородом с температурой меньще на 30°С по сравнению с температурой водорода на выходе из газоохладителя машины интенсивность охлаждения теплообменных поверхностей надпазовых каналов возрастает в 1,5-2,0 раза при относительно небольшом расходе водорода через вихревую трубу около 0,5 . Максимальные перегревы концевой зоны сердечника статора уменьшаются при этом-более чем на 30-60%.

Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства обеспечивается за счет увеличения нагрузочной способности машины, повышения ее надежности и долговечности.

Формула изобретения

повышения эффективности охлаждения, он снабжен установленной в герметичном корпусе вихревой трубой, вход которой подсоединен к трубопроводу высокого давления, высокотемпературный выход вихревой трубы подсоединен к газоохладителю, а низкотемпературный выход вихревой трубы подсоединен к кольцевому коллектору, который установлен на нажимном фланце.

оси которых направлены в сторону охлаждаемых поверхностей нажимного фланца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 2423902/24-07, кл. Н 02 К 1/20, 1976.

0 15 П 18 /§

Фг/г.2