Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к системам охлаждения электрических машин, преимущественно турбогенераторов. The invention relates to electrical engineering, and in particular to cooling systems of electrical machines, mainly turbogenerators.
Известна система вентиляции турбогенератора, в которой сердечник статора содержит вентиляционные каналы, выходные отверстия которых сообщаются с зазором и с вытяжными вентилирующими элементами, а ротор содержит вентиляционные каналы, работающие по принципу самовентиляции с забором газа из зазора и выбросом его обратно в зазор. Эта система выгодно отличается тем, что сердечник статора охлаждается холодным газом, поступающим непосредственно из газоохладителей, однако ей присущи повышенные потери на вентиляцию ротора и подогрев активных частей ротора с потерями мощности в сердечнике статора и в зазоре [1]
За прототип (по наибольшему количеству общих элементов) принята система вентиляции электрической машины, а конкретно турбогенератора, в которой сердечник статора и ротор содержат вентиляционные каналы, выходные отверстия которых сообщаются с зазором и с вытяжными вентилирующими элементами. В этой системе вентиляции сердечник статора и ротор охлаждаются холодным газом, поступающим непосредственно из газоохладителей, но у нее имеются и существенные недостатки, обусловленные прямым взаимным влиянием встречных газовых потоков ротора и статора в зазоре машины: взаимное ослабление указанных потоков, возникновение перекосов теплового состояния ротора и статора, увеличение потерь на вентиляцию и понижение КПД машины [2]
Целью изобретения является улучшение теплового состояния активных частей электрической машины и увеличение ее КПД за счет снижения потерь на вентиляцию.A known turbogenerator ventilation system in which the stator core contains ventilation ducts, the outlet openings of which communicate with the gap and with exhaust ventilation elements, and the rotor contains ventilation ducts operating on the principle of self-ventilation with gas intake from the gap and its discharge back into the gap. This system compares favorably with the fact that the stator core is cooled by cold gas coming directly from gas coolers, however, it has inherent increased losses for rotor ventilation and heating of the active parts of the rotor with power losses in the stator core and in the gap [1]
The ventilation system of an electric machine, specifically a turbogenerator, in which the stator core and rotor contain ventilation ducts, the outlet openings of which communicate with the gap and with exhaust ventilating elements, is taken as the prototype (for the largest number of common elements). In this ventilation system, the stator core and rotor are cooled by cold gas coming directly from gas coolers, but it also has significant drawbacks due to the direct mutual influence of the oncoming gas flows of the rotor and stator in the gap of the machine: mutual weakening of these flows, the occurrence of distortions of the thermal state of the rotor and stator, increased ventilation losses and lower machine efficiency [2]
The aim of the invention is to improve the thermal state of the active parts of an electric machine and increase its efficiency by reducing ventilation losses.
Поставленная цель достигается тем, что в системе вентиляции электрической машины, содержащей вентиляционные каналы сердечника статора и ротора, выходные отверстия которых сообщаются с зазором, связанным с вытяжными вентилирующими элементами, в зазоре между выходными отверстиями вентиляционных каналов статора и ротора размещена охватывающая ротор цилиндрическая оболочка, скрепленная с ротором. This goal is achieved by the fact that in the ventilation system of an electric machine containing ventilation ducts of the stator core and rotor, the outlet openings of which communicate with a gap associated with exhaust ventilating elements, a cylindrical enclosing rotor enclosing the rotor is placed in the gap between the outlet openings of the stator and rotor ventilation ducts with a rotor.
Благодаря размещению в зазоре машины между выходными отверстиями вентиляционных каналов статора и ротора охватывающей ротор цилиндрической оболочки, удается избавиться от прямого взаимного влияния встречных газовых потоков ротора и статора и ослабления этих потоков. В результате циркуляция газа в роторе и статоре становится более упорядоченной, улучшается тепловое состояние активных частей и увеличивается КПД электрической машины. Due to the placement in the gap of the machine between the exhaust vents of the stator and rotor covering the rotor of the cylindrical shell, it is possible to get rid of the direct mutual influence of the oncoming gas flows of the rotor and stator and weaken these flows. As a result, the gas circulation in the rotor and stator becomes more ordered, the thermal state of the active parts improves, and the efficiency of the electric machine increases.
На чертеже изображена предлагаемая система вентиляции электрической машины, продольный разрез. The drawing shows the proposed ventilation system of an electric machine, a longitudinal section.
Система вентиляции электрической машины содержит радиальные вентиляционные каналы 1 сердечника статора 2, предназначенные для циркуляции охлаждающего газа в сторону зазора 3, в котором размещена охватывающая ротор 4 цилиндрическая немагнитная оболочка 5, скрепленная с ротором 4. В активной части ротора 4 имеются вентиляционные каналы 6, предназначенные для циркуляции охлаждающего газа в сторону зазора 3. На хвостовых частях ротора 4 установлены вентиляторы 7, вытягивающие охлаждающий газ из зазора 3 и направляющие его в газоохладители 8. The ventilation system of the electric machine contains radial ventilation channels 1 of the stator core 2, designed to circulate the cooling gas in the direction of the gap 3, in which is placed a cylindrical non-magnetic shell 5 enclosing the rotor 4, fastened to the rotor 4. In the active part of the rotor 4 there are ventilation channels 6, designed for circulation of the cooling gas in the direction of the gap 3. On the rear parts of the rotor 4 there are fans 7 that draw the cooling gas from the gap 3 and directing it to the gas coolers 8.
Система вентиляции электрической машины работает следующим образом. При вращении ротора 4 охлаждающий газ под действием вентиляторов 7 вытягивается из зазора 3 (на чертеже движение газа обозначено стрелками), попадает в газоохладители 8, далее проходит в вентиляционные каналы 1 статора и каналы 6 ротора, после чего выходит в зазор 3 и цикл снова повторяется. Благодаря наличию оболочки 5 между выходными отверстиями вентиляционных каналов 1 и 6, движущиеся встречно из ротора 4 и сердечника статора 2 газовые потоки не испытывают столкновения в зазоре 3 и достаточно плавно поворачивают в сторону вентиляторов 7, не испытывая существенного ослабления динамического напора. Это способствует улучшению охлаждения активных частей электрической машины и повышению ее КПД за счет уменьшения потерь на вентиляцию. The ventilation system of an electric machine operates as follows. When the rotor 4 is rotated, the cooling gas is pulled out of the gap 3 by the action of the fans 7 (in the drawing, the gas movement is indicated by arrows), enters the gas coolers 8, then passes into the stator ventilation channels 1 and the rotor channels 6, after which it leaves the gap 3 and the cycle repeats again . Due to the presence of a sheath 5 between the outlet openings of the ventilation ducts 1 and 6, the gas flows moving counter-from the rotor 4 and the stator core 2 do not collide in the gap 3 and rather smoothly turn towards the fans 7 without experiencing a significant weakening of the dynamic pressure. This helps to improve cooling of the active parts of the electric machine and increase its efficiency by reducing ventilation losses.
Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения состоит в улучшении эксплуатационных характеристик электрической машины. The technical and economic efficiency of the proposed technical solution consists in improving the operational characteristics of an electric machine.