CN108923589A - 一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统 - Google Patents

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刘丹
刘一丹
王抗
陈轩
蒋梦瑶
马宏忠
赵帅
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Abstract

本发明公开了一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，包括外壳体，外壳体内设有第一风道、冷却风扇、水‑空冷却器、定子和转子；第一风道设于冷却风扇和水‑空冷却器之间，用于将冷却风扇中的风引入水‑空冷却器；定子与转子之间设有气隙；定子上设有出风道，出风道贯穿定子；转子的外侧围设有转子副槽，转子副槽的内部设有第二风道；外壳体与定子的外壁以及第一风道的外壁共同形成出风区。本发明通过改变水‑空冷却器的位置来改变传统调相机的通风路径，将冷却风扇产生的循环通风首先进入水‑空冷却器进行冷却，然后再冷却气体为两路进行冷却，采用密闭式全空冷冷却方式进行冷却，冷却效率高，辅机设备少，操作简便，故障率低，维护方便。

Description

一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统
技术领域
本发明属于冷却通风系统技术领域，具体涉及一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统。
背景技术
同步调相机又称同步补偿机，是一种无功补偿装置，运行于电动机状态，本身不带机械负载，仅从电网吸收少量有功功率供电机本身消耗。可向电网提供或吸收无功功率，改善功率因数，降低网络损耗，对调整电网电压和提高电网的稳定性具有较佳的作用。
大型同步调相机在运行过程中会产生能量损耗，包括定子铁芯和绕组的损耗、气体和转子之间的摩擦损耗，以及励磁损耗等等。这些损耗的能量会转化为热量导致同步调相机温度升高。所以，大型同步调相机通常需配备性能优良的冷却系统，以便调相机的温升符合相关工作标准的要求。如果冷却系统异常，轻者会导致调相机温度升高，影响正常工作效果；重者可能会导致定子铁芯和绕组、转子线圈等烧毁的后果。
新一代大容量调相机的冷却系统多采用双水内冷和全空冷的方式进行冷却。双水内冷的辅助系统配置较为复杂，需要两套完备的水处理和控制系统，且对内冷水要求较高，必须使用化学除盐水，设备结构复杂，运行成本高。所以，全空冷冷却方式的大型同步调相机有很大的优势。但传统的全空冷冷却方式的大型调相机的通风方式是将冷却器冷却后的气体送入冷却风扇，这就导致冷风经过冷却风扇时，由于紊流、涡流以及摩擦等因素产生热量，使得实际通风在经过冷却风扇前后有一定的温差，所以对发热部位进行冷却的通风本身就已带有一定的热量，冷却效果有限。
发明内容
针对现有技术中大型同步调相机冷却系统结构复杂，安装、操作繁琐，运行成本高等不足，本发明提出一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，冷却效率高、辅机设备少，操作简便，故障率低，维护方便。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，包括外壳体，所述外壳体内设有第一风道、冷却风扇、水-空冷却器、定子和转子；
所述第一风道设于冷却风扇和水-空冷却器之间，用于将冷却风扇中的风引入水-空冷却器；
所述定子与转子之间设有气隙；
所述定子上设有出风道，所述出风道贯穿定子；
所述转子的外侧围设有转子副槽，所述转子副槽的内部设有第二风道；
所述外壳体与定子的外壁以及第一风道的外壁共同形成出风区；
冷却风扇产生的风沿着第一风道进入水-空冷却器后变成冷却气体；该冷却气体从水-空冷却器出来后分成两路：一路进入转子副槽中的第二风道，由第二风道送入气隙中；另一路经过定子端部的线圈后进入气隙；在气隙中汇流的两股冷却气体通过定子上的出风道后进入出风区，最后沿着出风区进入冷却风扇。
进一步地，所述冷却风扇设于定子端部线圈的外侧；所述水-空冷却器设于冷却风扇与定子之间。
进一步地，所述第一风道包括第一挡板和第二挡板；
所述第一挡板设于冷却风扇与定子之间，用于间隔开冷却风扇和定子，其一端与水-空冷却器的入口端相连；
所述第二挡板设于冷却风扇与水-空冷却器之间，其一端与定子或者水-空冷却器的端部相连。
进一步地，所述第二挡板包括一横板和竖板；所述横板上远离竖板的一端与定子或者水-空冷却器的端部相连。
进一步地，所述冷却风扇和第一挡板的另一端均安装在转子上延伸出来的轴上。
进一步地，所述出风道沿着定子的径向方向设置。
进一步地，所述转子副槽的端部设有通风孔，其内部设有与该通风孔连通的通风槽，还设有与该通风槽连通的通风沟，所述通风沟用于将风引入气隙中；所述通风孔、通风槽和通风沟共同形成第二风道。
进一步地，所述通风沟沿着转子副槽的径向方向设置。
进一步地，所述转子的端部绕组处设有补风孔，所述补风孔第二风道连通。
进一步地，所述第一风道、冷却风扇、水-空冷却器的数量均为2，对称设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明的冷却通风系统，采用密闭式全空冷冷却方式进行冷却，并对冷却系统的结构进行优化设计，大大提高了冷却效率和效果。
(2)本发明的冷却通风系统，辅机设备数量少，安装、使用方便，有助于降低设备故障率和运行维护的工作量、降低使用成本。
(3)本发明的冷却通风系统，转子采用副槽通风冷却方式，解决了轴向通风冷却时对风扇性能要求高，且风扇损耗和通风损耗大的问题。
附图说明
图1是本发明的大型同步调相机内部冷却通风系统的半剖面示意图；
图2是本发明的转子副槽的结构示意图；
图3为本发明的转子及转子副槽的整体结构示意图；
图4是本发明的转子端部绕组的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
由于传统的全空冷冷却方式的大型调相机的通风方式是将冷却器冷却后的气体送入冷却风扇，从而导致冷风经过冷却风扇时，由于紊流、涡流以及摩擦等因素产生热量，使得实际通风在经过冷却风扇前后有一定的温差，所以对发热部位进行冷却的通风本身就已带有一定的热量，冷却效果有限。为此，本发明提出一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，总体思路如下。
实施例1
本发明的一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，包括：包括外壳体1，所述外壳体1内设有第一风道2、冷却风扇3、水-空冷却器4、定子5和转子6；
所述第一风道2设于冷却风扇3和水-空冷却器4之间，用于将冷却风扇3中的风引入水-空冷却器4，其中，所述冷却风扇3设于定子端部线圈501的外侧；所述水-空冷却器4设于冷却风扇3与定子5之间；
如图1-3所示，在本发明实施例的一种具体实施方式中：所述第一风道2包括第一挡板201和第二挡板202；所述第一挡板201设于冷却风扇3与定子5之间，用于间隔开冷却风扇3和定子5，其一端与水-空冷却器4的入口端相连，更具体地，所述第一挡板201为竖直方向设置的平板；所述第二挡板202设于冷却风扇3与水-空冷却器4之间，其一端与定子5的端部相连，更具体地，所述第二挡板202呈L型，包括一个横板和竖板；所述横板上远离竖板的一端与定子5的端部相连；
在本发明实施例的其他实施方式中，所述第二挡板202的其中一端可以是与水-空冷却器4的端部相连，所述第一挡板201和第二挡板202的形状还可以是其他形状，只要能够配合实现将冷却风扇3中的风引入水-空冷却器4即可，不做具体的形状限定；所述冷却风扇3和第一挡板201的另一端均安装在转子6上延伸出来的轴上；
所述定子5与转子6之间设有气隙7；
所述定子5上设有多条出风道8，所述出风道8贯穿定子5；优选地，所述出风道8沿着定子5的径向方向设置；所述出风道8的数量根据实际需求来设计，不做具体的限定；
所述转子6的外侧围设有转子副槽9，所述转子副槽9的内部设有第二风道10；具体地，在本实施例中，所述转子副槽9的端部设有通风孔1001，其内部设有与该通风孔1001连通的通风槽1002，还设有与该通风槽1002连通的通风沟1003，所述通风沟1003用于将风引入气隙7中；所述通风孔1001、通风槽1002和通风沟1003共同形成第二风道10；优选地，所述通风沟1003沿着转子副槽9的径向方向设置；所述通风沟1003的数量根据实际需求来设计，不做具体的限定；进一步地，所述转子6与转子副槽9之间存在间隙，所述第二风道10还包括该间隙，从水-空冷却器出来的冷却气体也进入该间隙，并从该间隙流入通风沟1003，最终流到气隙6中；
所述外壳体1与定子5的外壁以及第一风道2的外壁共同形成出风区11，在本实施例中即外壳体1与定子5的外壁以及第二挡板202的外壁共同形成出风区11。
综上所述，本发明的工作原理为：
(1)冷却风扇产生的风沿着第一风道进入水-空冷却器后变成冷却气体；
(2)该冷却气体从水-空冷却器出来后分成两路：一路进入转子副槽中的第二风道，由第二风道送入气隙中(即一路进入转子副槽的端部的通风孔进入第二风道中，沿途经过通风沟进入气隙，由转子的外壁与转子副槽的外壁之间离心力差构成气体循环的压力)；另一路经过定子端部的线圈后进入气隙；在气隙中汇流的两股冷却气体通过定子上的出风道后进入出风区；
(3)最后沿着出风区进入冷却风扇。
基于上述工作原理，本发明够解决了传统冷却方式中水-空冷却器出来的冷风经过冷却风扇时因紊流、涡流以及摩擦等因素产生热量，而导致实际通风在经过冷却风扇前后有一定的温差，使得对发热部位进行冷却的通风本身就已带有一定的热量，冷却效果有限的问题。
实施例2
基于实施例1，如图4所示，本实施例中，所述转子的端部绕组处设有补风孔12，所述补风孔12与第二风道10连通。
进一步地，所述转子6的端部绕组采用宽铜排、双排孔设计，具体参见图3。所述的转子绕组采用精拉含银铜线，提高抗蠕变能力。
其余部分均与实施例1相同。
实施例3
基于实施例1或者2，所述第一风道2、冷却风扇3、水-空冷却器4的数量均为2，对称设置在转子的两端外侧。
其余部分均与实施例1或实施例2相同。
综上所述：
本发明中，由冷却风扇产生的循环通风首先进入水-空冷却器进行冷却，然后再将冷却后的循环通风分为两路分别对转子和定子进行冷却，解决了传统冷却方式中水-空冷却器出来的冷风经过冷却风扇时因紊流、涡流以及摩擦等因素产生热量，而导致实际通风在经过冷却风扇前后有一定的温差，使得对发热部位进行冷却的通风本身就已带有一定的热量，冷却效果有限的问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，其特征在于：包括外壳体，所述外壳体内设有第一风道、冷却风扇、水-空冷却器、定子和转子；
所述第一风道设于冷却风扇和水-空冷却器之间，用于将冷却风扇中的风引入水-空冷却器；
所述定子与转子之间设有气隙；
所述定子上设有出风道，所述出风道贯穿定子；
所述转子的外侧围设有转子副槽，所述转子副槽的内部设有第二风道；
所述外壳体与定子的外壁以及第一风道的外壁共同形成出风区；
冷却风扇产生的通风沿着第一风道进入水-空冷却器后变成冷却气体；该冷却气体从水-空冷却器出来后分成两路：一路进入转子副槽中的第二风道，由第二风道送入气隙中；另一路经过定子端部的线圈后进入气隙；在气隙中汇流的两股冷却气体通过定子上的出风道后进入出风区，最后沿着出风区进入冷却风扇。
2.根据权利要求1所述的一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，其特征在于：所述冷却风扇设于定子端部线圈的外侧；所述水-空冷却器设于冷却风扇与定子之间。
3.根据权利要求2所述的一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，其特征在于：所述第一风道包括第一挡板和第二挡板；
所述第一挡板设于冷却风扇与定子之间，用于间隔开冷却风扇和定子，其一端与水-空冷却器的入口端相连；
所述第二挡板设于冷却风扇与水-空冷却器之间，其一端与定子或者水-空冷却器的端部相连。
4.根据权利要求3所述的一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，其特征在于：所述第二挡板包括横板和竖板；所述横板上远离竖板的一端与定子或者水-空冷却器的端部相连。
5.根据权利要求3所述的一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，其特征在于：所述冷却风扇的底部和第一挡板的另一端均安装在转子上延伸出来的轴上。
6.根据权利要求1所述的一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，其特征在于：所述出风道沿着定子的径向方向设置。
7.根据权利要求1所述的一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，其特征在于：所述转子副槽的端部设有通风孔，其内部设有与该通风孔连通的通风槽，还设有与该通风槽连通的通风沟，所述通风沟用于将风引入气隙中；所述通风孔、通风槽和通风沟共同形成第二风道。
8.根据权利要求7所述的一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，其特征在于：所述通风沟沿着转子副槽的径向方向设置。
9.根据权利要求1所述的一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，其特征在于：所述转子的端部绕组处设有补风孔，所述补风孔第二风道连通。
10.根据权利要求1所述的一种全空冷冷却方式的大型同步调相机内部冷却通风系统，其特征在于：所述第一风道、冷却风扇、水-空冷却器的数量均为2，对称设置。
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