DE3031425A1

DE3031425A1 - Anordnung zur kuehlung einer elektrischen maschine

Info

Publication number: DE3031425A1
Application number: DE19803031425
Authority: DE
Inventors: Siegfried 1000 Berlin Kleinhans
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-08-18
Filing date: 1980-08-18
Publication date: 1982-04-01
Also published as: JPS5771250A

Description

Anordnung zur Kühlung einer elektrischen Maschine
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kühlung einer elektrischen Maschine, bei der das im Innenkreis umlaufende, erwärmte Kühlgas einen Wärmetauscher durchfließt, dessen zweiter Kühlkreis Wasser enthält. Eine solche Anordnung ist z. B. aus der DE-AS 12 31 797 bekannt. Bei diesem allgemein bei elektrischen Maschinen angewendeten Kühlprinzip wird also die in der Maschine entstandene Verlustwärme über das im Innenkühikreis umlauf ende Kühlgas mittels eines Wärmetauschers auf das im zweiten Kühlkreis vorhandene Wasser übertragen. Dazu wird das Wasser einem Reservoir, wie einem See oder Fluß entnommen, durch den Wärmetauscher geleitet und wieder ins Reservoir zurückgeführt. Dabei werden große Kühlwassermengen benötigt, deren Beschaffung unter Umständen Schwierigkeiten bereiten kann. Aus ökologischen Gründen wird auch ungern eine Aufwärmung des Wasserreservoir durch die Rückführung des über den Wärmetauschers geführten Wasser akzeptiert. Es ist daher üblich, das Wasser vor der Rückführung ins Reservoir noch rückzukkhlen, z. B. über Kühltürme. Dies erfordert einen sehr großen Aufwand und eine Verhinderung der Umweltbelastung läßt sich auch dort nicht mit Sicherheit erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Vorteile eines geschlossenen Innenkiihlkreislaufes einer elektrischen Maschine, der über einen Wärmetauscher mit Wasser rückgekühlt wird, die vorher genannten Nachteile zu vermeiden und gleichzeitig die Nutzung der Verlustwärme der elektrischen Maschine in einem Verbraucherkreis zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Anordnung zur Kühlung einer elektrischen Maschine der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß das Wasser des zweiten Kühlkreises in einem geschlossenen Kreislauf umläuft und einem zweiten Wärmetauscher durchfließt, in dem der Verdampfer eines geschlossenen ein- oder mehrstufigen, an sich bekannten, jeweils aus Verdampfer, Verdichter, Kondensator und Drossel bestehenden Wärmepumpenkreises liegt, und daß der Kondensator des Wärmepumpenkreises in einem weiteren Wärmetauscher liegt, dessen Außenkreis einen Verbraucher speist. Durch das Vorsehen eines geschlossenen Kreislaufes für das Wasser des zweiten Kühlkreises wird die erforderliche Wassermenge eindeutig beschränkt, denn eine Neueinspeisung entfällt. Diesem Wasser wird die aufgenommene Verlustwärme der Maschine durch den Verdampfer eines Wärmepumpenkreises entzogen, der diese dann gezielt über einen weiteren Wärmetauscher an einen Verbraucherkreis ableitet. Dem Verbraucherkreis wird die Wärme zur Raumheizung oder Warmwasserversorgung in Form von erwärmtem Wasser oder erwärmter Luft direkt oder über einen Speicher zugeführt.
Die Erfindung ermöglicht also die Ausnutzung der Verlustwärme einer wasserrückgekühlten elektrischen Maschine ohne konstruktive Veränderungen der Maschine selbst.
Es empfiehlt sich, daß der Verdichter des Wärmepumpenkreises direkt oder indirekt von der elektrischen Maschine angetrieben wird. Dadurch wird sichergestellt, daß bei Betrieb der elektrischen Maschine auch jeweils der Wärmepumpenkreis in Betrieb ist, so daß eine einwandfreie Rückkühlung des Wassers im zweiten Kühlkreis garantiert ist und somit eine Abführung der Verlustwärme der Maschine.
Es ist zwar aus der DE-PS 954 818 bereits bekannt, die Verlustwärme einer elektrischen Maschine oder eines Gerätes dadurch einem Verbraucher zuzuführen, daß der Verdampfer eines Wärmepumpenkreises in unmittelbarem Kontakt mit der Kühlflüssigkeit der Maschine gebracht wird. Das Kühlmittel des Wärmepumpenkreises nimmt somit durch den Verdampfer die Verlustwärme der Maschine auf und wird über den Verdichter zu einem Kondensator geleitet, der in einem Warmwasserspeicher angeordnet ist, so daß dadurch der Warmwasserspeicher aufgeheizt und zur Versorgung von Verbrauchern ausgenutzt werden kann. Auch hier ermöglicht die Zwischenschaltung eines an sich bekannten Wärmepumpenkreises die Ausnutzung der Verlustenergie einer elektrischen Maschine zur Speisung von Verbrauchern, jedoch sind hier besondere Steuerungs- und Anpassungsmaßnahmen des Wärmepumpenkreises an die Ausbildung des Innenkühlkreises der elektrischen Maschine erforderlich, wahrend bei Beibehaltung eines zwischengeschalteten geschlossenen Wasserkreislaufes dessen Wärmekapazität zur Speicherung in einfachster Weise ausgenutzt werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur schematisch dargestellt. Die elektrische Maschine 1 wird im Innenkühlkreis durch Luft gekühlt, die im Innern des abgedichteten Maschinengehäuses so umgewälzt wird, daß sie an den sich erwärmenden elektrisch und magnetisch aktiven Teilen der Maschine vorbeiströmt und deren Wärme aufnimmt.
Die Luft wird dann einem Wärmetauscher 2 zugeführt, dessen eines Rohrsystems 3 sie durchfließt. Dort wird die Luft durch das im zweiten Rohrsystem 4 fließende Wasser rückgekühlt und dann wieder dem Maschineninnern zugeleitet. Auch das zur'Rückkühlung dienende Wasser läuft in einem geschlossenen Kühlkreis 5 um und ist zur Rückkühlung über das erste Rohrsystem 6 eines z»tten Wärmetauschers 7 geleitet.
Das zweite Rohrsystem dieses zweiten Wärmetauschers 7 wird durch den Verdampfer 8 eines Wärmepumpenkreises 9 gebildet.
Dieser Wärmepumpenkreis 9 ist geschlossen und besteht aus dem Verdampfer 8, dem Verdichter 10, dem Kondensator 11 und der Drossel 12. Das im Wärmepumpenkreis 9 umlaufende Kühlmittel verdampft im Verdampfer 8 und nimmt somit die Wärme des Wassers auf. Es wird dann vom Verdichter 10 angesaugt, verdichtet und dem Kondensator 11 zugeführt. Dieser Kondensator 11 bildet das erste Rohrsystem des weiteren Wärmetauschers 13, dessen zweites Rohrsystem 14 zur unmittelbaren Speisung eines Verbrauchers vorgesehen ist. Das Kühlmedium des Wärmepumpenkreises 9 gibt im Kondensator 11 seine Verdampfungs- und Kompressionswärme ab und verflüssigt sich. Diese Wärme wird von dem zweiten Rohrsystem 14 aufgenommen. Durch eine geeignete Bemessung des Wärmepumpenkreises 9 ist es somit möglich, das Wärmeniveau im Rohrsystem 14 so zu erhalten, daß es zum Zwecke der Raumheizung oder Warmwasserversorgung unmittelbar dem Verbraucher zugeführt werden kann, unabhängig von dem vorher im Innenkühlkreis der Maschine 1 oder im geschlossenen Kreislauf 5 des Wassers herrschenden Temperaturwerten.
2 Patentansprüche 1 Figur Leerseite

Claims

Patentansprüche Anordnung zur Kühlung einer elektrischen Maschine, bei der das im Innenkühlkreis umlaufende, erwärmte Kühlgas einen Wärmetauscher durchfließt, dessen zweiter Kühlkreis Wasser enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Wasser des zweiten Kühlkreises (4) in einem geschlossenen Kreislauf (5) umläuft und einen zweiten Wärmetauscher (7) durchfließt, in dem der Verdampfer (8) eines geschlossenen ein- oder mehrstufigen, an sich bekannten, jeweils aus Verdampfer (8), Verdichter (10), Kondensator (ii) und Drossel (12) bestehenden Wärmepumpenkreises (9) liegt, und daß der Kondensator (11) des Wärmepumpenkreises (9) in einem weiteren Wärmetauscher (13) liegt, dessen Außenkreis (14) einen Verbraucher speist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Verdichter (io) des Wärmepumpenkreises (9) direkt oder indirekt von der elektrischen Maschine (1) angetrieben wird.