система охлаждения электрической машины

Формула изобретения

Система охлаждения электрической машины, содержащая статор с обмоткой, охлаждаемой изоляционной жидкостью, отделенный от ротора изоляционным цилиндром со встроенными на его внутренней поверхности охлаждающими трубками, и ротор, охлаждаемый воздухом, отличающаяся тем, что охлаждение воздуха выполняется последовательно охлаждающими трубками в цилиндре и водяными охладителями в статоре, а циркуляция воды по охлаждающим трубкам в цилиндре осуществляется встречно с поочередным подводом воды в трубки с разных сторон цилиндра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электромашиностроения, касается охлаждения электрической машины и предназначено для использования в крупных электрических машинах, в частности в турбогенераторах.

Известна система охлаждения турбогенератора, наиболее близкая по техническому решению и достигаемому результату, принятая за прототип, в которой обмотка статора охлаждается изоляционной жидкостью, а ротор, отделенный от статора изоляционным цилиндром, расположенным в воздушном зазоре и имеющим на внутренней поверхности навитые по спирали охлаждающие трубки, вращается внутри цилиндра при очень низком давлении воздуха. Для создания разрежения в пространстве, в котором вращается ротор, оно соединяется с вакуумным насосом. Для отвода потерь с поверхности ротора по охлаждающим трубкам, встроенным в изоляционном цилиндре, циркулирует вода. При этом подача и слив охлаждающей воды выполняется на разных сторонах цилиндра. Обмотка ротора имеет также водяное охлаждение (патент Швейцарии, № 428919, кл. Н 02 К 9/16, 1967).

Недостатком указанной системы охлаждения электрической машины является то, что при водяном охлаждении обмотки ротора в тракте циркуляции от действия центробежных сил при вращении создается высокое давление жидкости, что усложняет конструкцию машины и снижает ее надежность, т.к. нарушение плотности тракта приводит к аварийному останову машины. Необходимость создания разрежения и поддержания давления воздуха в пространстве, в котором вращается ротор, ниже атмосферного также усложняет конструкцию электрической машины, требуя применения специальной системы вакуумирования и специальных уплотнений вала. Размещение подачи и слива охлаждающей жидкости на разных сторонах цилиндра обуславливает неравномерное распределение температуры в воздушном зазоре по длине цилиндра и, следовательно, по длине ротора, что снижает эффективность охлаждения.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы машины и эффективности ее охлаждения.

Технический результат достигается тем, что в системе охлаждения электрической машины, содержащей статор с обмоткой, охлаждаемой жидкостью, отделенный от ротора изоляционным цилиндром со встроенными на его внутренней поверхности охлаждающими трубками, и ротор, охлаждаемый воздухом, охлаждение воздуха выполняется последовательно охлаждающими трубками в цилиндре и водяными охладителями в статоре, а циркуляция жидкости по охлаждающим трубкам в цилиндре осуществляется встречно с поочередным подводом воды с разных сторон цилиндра.

На чертеже выполнена предложенная система охлаждения электрической машины в продольном разрезе в схематическом виде.

Статор с обмоткой 1, охлаждаемой жидкостью, отделен от ротора 2 изоляционным цилиндром 3. Внутри пространства 4, ограниченного изоляционным цилиндром 3, размещается ротор 2. Для циркуляции охлаждающего воздуха по замкнутому контуру на роторе 2 установлены два симметрично расположенных вентилятора 5. Водяные охладители воздуха 6 установлены в статоре за вентиляторами 5. На внутренней поверхности изоляционного цилиндра 3 встроены охлаждающие трубки 7, в которые подается вода. Подвод воды в охлаждающие трубки 7 осуществляется от коллекторов 8, расположенных с разных сторон цилиндра 3. Слив подогретой воды из охлаждающих трубок 7 выполняется в коллекторы 9 соответственно на другой стороне цилиндра 3. Для циркуляции газа в валу ротора 2 выполнены подпазовые каналы 10, а в обмотке ротора и роторных клиньях выполнены вентиляционные отверстия 11. В лобовых частях обмотки ротора также имеются вентиляционные каналы 12.

Предлагаемая система охлаждения работает следующим образом. При охлаждении обмотки статора 1 жидкостью охлаждение ротора 2, вращающегося внутри цилиндра 3, осуществляется воздухом, циркулирующим по замкнутому контуру. При этом охлажденный воздух, прошедший под давлением вентиляторов 5 через водяные охладители 6, установленные в статоре, направляется под лобовые части обмотки ротора и подпазовые вентиляционные каналы 10. Далее подогретый в ротор 2 воздух выбрасывается в воздушный зазор машины 4 между цилиндром 3 и ротором 2 через вентиляционные отверстия 11 в обмотке ротора 2 и роторных клиньях, а также через вентиляционные каналы 12 в лобовой части обмотки.

Для охлаждения подогретого воздуха в воздушном зазоре 4 в охлаждающие трубки 7 в цилиндре поочередно подается вода от коллекторов подвода 8 с разных сторон цилиндра со сливом воды в сливные коллекторы 9 соответственно на другой стороне цилиндра.

Охлаждение воздуха выполняется последовательно при его прохождении через охлаждающие трубки 7 в цилиндре, а затем через водяные охладители 6, встроенные в торцевых частях статора.

Охлаждение подогретого в роторе воздуха в установленных в цилиндре охладителях вблизи места выделения потерь в роторе и встречная циркуляция охлаждающей жидкости по охлаждающим трубкам в цилиндре позволяет снизить температурные градиенты и выровнять тепловое поле области воздушного зазора машины и в совокупности с последующим охлаждением воздуха охладителями в статоре позволяет повысить надежность машины и эффективность ее охлаждения.