SU1101970A1 - Полюс ротора синхронной электрической машины - Google Patents

Abstract

ПОЛЮС РОТОРА СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий сердечник, катушку возбуждени  с изол цией между витками, имеющими обращенные к сердечнику ребра, причем между сердечником и катушкой выполнены вентил ционные каналы дл  прохождени  охлаждающего газа, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  габаритов электрической машины путем улучшени  охлаждени  катушки возбуждени  и увеличени  токовой нагрузки обмотки, ребра имеют полукруглую форму с плавным переходом к плоскости витков, высоту, равную ОJ05-0,12 ширины вентил ционного канала и рассто ние между ребрами в С 10-15 раз превьш)ающее их высоту. S со

Description

Изсбретение относитс  к электротехнике , а именно к крупным синхронным  внополюсным электрическим ма шинам, и может быть использовано в электротехнической промыпшенности. Известен полюс ротора, содержащий сердечник, катушку обмотки возбуждени , выполненную из шинной меди, нанагываемой на узкое ребро, насаженную на сердечник полюса, причем катушка имеет ширину, большую ширину сердечника полюса, образу  с обеих сторон Сердечника внутренние вентил ционные каналы. К указанньш каналам каждой катушки охлаждающий газ поступае из радиальных каналов остова ротора и затем через отверсти  в полюсном башмаке вькодит в воздушный зазор Однако охлаждение Катушев полюсов в указанной конструкции недостаточно из-за малой площади поверхности , омываемой охлаждающим газом. Наиболее близким к изобретению Явл етс  полюс ротора синхро 1ной электрической машины, содержащий сер дечник, катушку возбуждени  с изол ц ей между витками, имеюпдами обращенные к сердечнику ребра и вентил ционные каналы между сердечником и катушкой дл  прохождени  охлаждающего газа 2 , Однако такое исполнение полюса и охлаждени  катушек имеет ограничен ные возможности дл . уменьшени  габаритов электрической машины, В этом случае при увеличении токовой нагруз ки требуетс  увеличивать поверхность теплообмена, что приводит к увеличе ,нию размеров катушеквозбуждени  Кроме TorOj наличие ребер на внутрен ней стороне катушек значительно уве-личивает аэродинамическое сопротивление потоку газа в вентил ционном канале Цель изобретени  - уменьшение габ ритов электрической машины путем улу шени  охлаждени  катушек возбуждени  -и увеличени  токовой нагрузки обмотки . Указанна  цель достигаетс  тем, что в полюса ротора синхронной электрической машины, ссодержащем сердеч ник, катушку возб твдени  с изол цией между витками имеющими обращенные к сердечнику ребра, причем между сер дечником и катушкой выполнены вентил ционные каналы дл  прохож,цени  ох лаждающего газа, ребра имеют полукруглую форму с плавным переходом к плоскости витков, высоту, равную 0,05-0,12 ширинь вентил ционного канала , и рассто ние между ребрами в 10-15 раз превышающее их высоту. На фиг. 1 показан полюс ротора синхронной электрической машины, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1} на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 1. Полюс синхронной  внополюсной электрической машины содержит сердечник 1 полюса, изолированный при помощи твердопрессованной изол ции 2, на котором установлена катушка 3 обмотки возбуждени . Между катушкой 3 и сердечником 1 полюса выполнены вентил ционные каналы 4, охватывающие сердечник полюса, а в полюсных башмаках 5 отверсти  6, предназначенные дл  охлаждени  внутренней боковой поверхности катушки 3. Каналы 4 разделены изол ционными прокладками 7, например, стеклотекстолитовыми, образующими отдельные камеры 8, обеспечивающими равномерное распределение охлаждающего газа по длине сердечника , а также надежное крепление катушки на сердечнике полюса. Распределение прокладок по длине полюса выполн етс  таким, чтобы они совпадали с распорками, установленными на роторе между внешними сторонами смежных катушек, дл  предохранени  от поперечного сдвига витков от тангенциальной составл ющей центробежной силы катушки. Прокладки 7 могут выполн тьс  из двух частей - клиновыми, при этом на поверхности, прилегающей к катушке, выполнены пазы против выступов витков. Катушка выполн етс  из шинной меди сваркой витков 9 встык (фиг. 2). Витки 9 катушки изолируютс  друг от друга стеклотекстолитовыми прокладками 10 или двум  сло ми стеклоткани пропитанной эпоксиднофенольным лаком. Дл  придани  монолитной формы катушка запекаетс  при 150-160 С и заданном давлении. Катушка изолируетс  от полюсного башмака и остова ротора стеклотекстолитовыми шайбами 11, установленными сверху и снизу катушки , или путем изолировани  верхнего и нижнего витков катушки термореактивной изол цией. Особенностью предлагаемого полюса отличающей его от известного  вл етс  наличие на внутренних сторонах витков 9 катушки в продольном направлении обращенньк к сердечнику полюса ребер, выполненных в виде выступов 12.полукруглой формы. Они выполн ютс  с равномерным чередованием через п витков, где 1 i п 4, таким образом, рассто ние между серединой соседних выступов i в 10-15 раз больше ширины Ъ выступа витка, котора  принимаетс  равной 0,05-0,12 ширины вентил ционного канала а . Сечение меди нитка практически не увеличиваетс . При этом форма вентил ционного канала между катушкой и сердечником полюса получаетс  переменного сечени , где обычна  ширина канала, полученна  на основании вентил ционного расчета, чередуетс  с местными сужени ми канала. Выступы 12 выполн ютс  с радиусом кривизны , не менее величины выступа витка Ь и плавным переходом к боковой плоскости витка, выбираемым по технологическим соображени м.

Коэффициент увеличени  теплоотдач с нагретой внутренней поверхности катушки к охлаждающему газу зависит от прин тых размеров: величины выступа витков и шага между ними, которые определ ютс  расчетным путем и на основании экспериментальных данных.

Меньшие размеры выступа витков и шага между ними, выраженные по отношению к ширине вентил ционного канала , принимаютс  в тех случа х, г когда средн   скорость газа в канале по вентил ционному расчету превышает 20-25 м/с.

Размеры выступа витка 0,1-0,12 ширины канала и с большим шагом между

ними принимаютс  дл  средней скорости газа в пределах 15-20 м/с, при этом процесс турбулизации потока пристенного сло  газа повьш1аетс  при небольшом росте аэродинамического сопротивлени , благодар  чему общий расход газа через полюс практически не уменьшаетс . Окончательные величины принимаютс  на основании конструктивных проработок нескольких вариантов и экспериментальных данных.

Вентил ци  полюса и охлаждение катушки при работе машины осуществл ютс  за счет напора, создаваемого радиальными каналами остова и вентил ционными каналами полюсов при вращении ротора. Поток охлаждающего газа, пройд  по радиальным каналам остова, поступает в вентил ционные каналы между катушкой и полюсом и при последовательном пересечении выступов части витков катушки образует в этих зонах устойчивые вихри газа у охлаждаемой поверхности. Возникающа  при этом интенсивна  турбулизаци  газового потока у охлаждаемой поверхности обеспечивает эффективную теплоотдачу от катушки к газу и ее охлаждение.

. Указанна  конструкци  полюса ротора синхронной машины позвол ет существенно повысить токовую нагрузку обмотки возбуждени  ротора без увеличени  высоты полюсов и добавлени 

витков и массы меди катушек возбуждени  и тем самым уменьшить активные размеры и общую массу машины, имеющей эффективное охлаждение обмотки статора , например вод ное. При этом улуч0 шаютс  технические и эксплуатацион ,ные характеристики машины.

CM

(О

-6 -Ф-4

Claims (1)

1. ПОЛЮС РОТОРА СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий сердечник, катушку возбуждения с изоляцией между витками, имеющими обращенные к сердечнику ребра, причем между сердечником и катушкой выполне ны вентиляционные каналы для прохож дения охлаждающего газа, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов электрической машины путем улучшения охлаждения катушки возбуждения и увеличения токовой нагрузки обмотки, ребра имеют полукруглую форму с плавным переходом к плоскости витков, высоту, равную 0,05-0,12 ширины вентиляционного канала и расстояние между ребрами в 10-15 раз превышающее их высоту.

   и η 110197

   Ш CJ

   Фиг.1