SU1417111A1

SU1417111A1 - Статор электрической машины

Info

Publication number: SU1417111A1
Application number: SU864089358A
Authority: SU
Inventors: Генадий Григорьевич Счастливый; Григорий Михайлович Федоренко; Александр Андреевич Бут; Олег Георгиевич Кенсицкий
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Усср; Специальное конструкторско-технологическое бюро Института электродинамики АН УССР
Priority date: 1986-07-14
Filing date: 1986-07-14
Publication date: 1988-08-15

Abstract

Изобретение относитс к электромашиностроению . Цель изобретени состоит в снижении материалоемкости, повышении надежности и нагрузочной способности путем снижени максимальных нагревов крайних пакетов. Статор электрической машины содержит сердечник из листов, имеющих рассечки в зубцах, разделенных охладител ми с теплопроводами 11, заполн ющими рассечки, и охлаждающие трубки 5, закрепленные в зубцах и рме. Благодар тому, что охлаждающие трубки зоны рма присоединены к сливным 7 коллекторам, а трубки зубцовой зоны - к напорным 6, и теплопроводы 11 охладителей охватывают охлаждающие трубки, обеспечиваетс достижение поставленной цели. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

324

е

dtDri::;

Й-Й-И 8 В 7

и

дзие.1

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к электрическим машинам, и может быть использовано в мощных турбогенераторах.

Цель изобретени - снижение материалоемкости , повышение надежности и нагрузочной способноти турбогенераторов путем снижени максимальных нагревов крайних пакетов сердечника статора.

На фиг. 1 изображен сердечник статора с аксиальными охлаждающими труб- ками и охладител ми, установленными между пакетами концевых зон; на фиг. 2 - сердечник статора с аксиальными охлаждающими трубками, с указанием, разрезана фиг. 3 - щтуцер с прокладкой из ма- териала, обладающего аномально низким трением; на фиг. 4 - трубка с выполненными на внутренней поверхности выступами; на фиг. 5 и 6 - пример выполнени охладителей концевых зон с теплопроводами , заполн ющими рассечки пакетов и ох- ватывающими аксиальные охлаждающие трубки.

Сердечник статора состоит из центральной части 1 и концевых зон 2, содержащих охладители 3. Аксиальные охлаждающие трубки 4 пронизывают сердечник и при помощи щтуцеров 5 подсоединены к коллекторам, причем трубки зубцовой зоны подсоединены к напорным коллекторам 6, а трубки зоны рма - к сливным коллекторам 7. У торцов сердечника вывод- ные щтуцера трубок зубцовой зоны соединены попарно последовательно с вводными штуцерами трубок зоны рма соединительными трубками 8. В щтуцерах установлены уплотн ющие прокладки 9, выполненные из материала с аномально низ- КИМ трением. На внутренней поверхности трубок, расположенных в зуб-цовой зоне, выполнены выступы 10 с щагом t(0,2-4- + l,0)d и высотой б(0,3-0,l)d, где d - внутренний диаметр трубки. Охладители концевых зон содержат теплопроводы 11, заполн ющие рассечки пакетов и охватывающие аксиальные охлаждающие трубки, а рассечки выполнены наклоненными относительно оси зубца под углом 1-90° в сторону сбегающего кра основани зубца, и аксиальна трубка делит их на части так, что отрезки со стороны набегающего кра Ь и со стороны сбегающего кра 2 основани зубца соотнос тс в пределах 1:10-1:1.

В качестве примера приведено приме- нение предлагаемого решени в турбогенераторах типа ТЗВ.

Применение аксиального охлаждени центральной части и смешанного аксиаль- но-радиально концевых зон сердечника статора турбогенератора типа ТЗВ повышает надежность системы охлаждени от 0,775 дл известной системы охлаждени до

5

0 с 0

о 5 0 ,

о

5

0,922 дл системы охлаждени сердечника статора, выполненной по предлагаемому решению . Высока надежность системы охлаждени , в свою очередь, повышает надежность и коэффициент готовности турбогенератора в целом.

В ходе исследований турбогенератора ТЗВ-8002УЗ было установлено, что охлаждающа вода при прохождении ветви охлаждени концевой зоны сердечника статора подогреваетс в среднем на 17 К. Учитыва , что в ветви содержитс 5-6 охладителей , включенных последовательно, можно констатировать, что при прохождении воды по трубке одного охладител подогрев составл ет 2,8-3,4 К. Длина трубки составл ет примерно 3 м, следовательно , удельный подогрев воды в трубках охладителей составл ет 1 К/м.

Принима параметры теплообмена воды и стенки трубок охладителей и аксиальных охлаждающих трубок одинаковыми, можно ориентировочно определить подогрев воды при прохождении по аксиальной трубке. Длина сердечника статора турбогенератора составл ет около 7 м, следовательно , подогрев хладагента в аксиальных охлаждающих трубках составл ет 7 К. В результате если сердечник статора охлаждаетс от одного сливного и одного напорного коллекторов, расположенных по разные стороны от сердечника, по оси мащины перекос перегревов сердечника статора составл ет 7 К, что равн етс примерно 10% максимальных перегревов зубцов крайних пакетов сердечника статора . Кроме этого, различен подогрев хладагента в трубках зубцовой зоны и трубок зоны рма. Учитыва , что перегрев рма сердечника статора примерно в 7 раз ниже перегрева зубцов, вода в охлаждающих трубках рма подогреваетс примерно на 1 К. В крайних пакетах со стороны сливного коллектора усиливаетс неравномерность нагрева в радиальном направлении . Если без применени аксиального охлаждени отношение перегревов зубцов к перегревам рма крайних пакетов составл ет 70:9, то с применением аксиального охлаждени по известным решени м это отношение равно 77:10. Вследствие этого в режимах с потреблением реактивной мощности, когда нагрузка згубцов крайних пакетов торцовым магнитным полем рассе ни максимальна, перегревы в этой зоне со стороны сливного коллектора могут превзойти допустимые значени .

Указанные нежелательные влени устран ютс при использовании предлагаемой конструкции путем организации встречного движени потоков воды в соседних в тангенциальном направлении охлаждающих трубках, а также создани цепи охлаждени трубка зубцовой зоны - трубка рма .

В результате устран етс неравномерность нагрева сердечника статора в осевом и радиальном направлени х, что снижает максимальные нагревы, уменьшает вли ние циклической тепломеханики сердеч- ника статора на стабильность контактной теплопередачи в системе охладитель - пакет концевой зоны, а также уменьшает скорость протекани деградационных процессов в сердечнике статора.

Применение турбулизатороа в трубках зубцовой зоны позвол ет интенсифицировать теплообмен между потоком хладагента и стенкой трубки без увеличени расхода хладагента и значительного увеличени гид- равлического сопротивлени аксиальной охлаждающей трубки. Выступы могут быть выполнены как кольцевыми, так и по спиральной линии. В этом случае шагом выступов вл етс рассто ние между соседними витками. Метод выполнени высту- пов может быть самым разным (например, накаткой на готовой стальной трубке и т. д.).

Таким образом, применение теплопроводов позвол ет снизить превышение темпе- ратуры зубцовой зоны крайнего пакета над температурой охладител почти на 25%. В данном случае оценивалось применение теплопроводов минимальной толщины из расчета возможности установки их в существующих рассечках крайних пакетов сер- дечника статора турбогенератора ТЗВ- 8002УЗ. Если установить теплопроводы большей толщины или из более теплопроводного материала, например меди (коэффициент теплопроводности примерно в 2,5 раза выше, чем у силумина), то следует ожидать еще более существенного снижени перегревов, чему также способствует хоро- щий тепловой контакт с аксиальной охлаждающей трубкой.

Предлагаемое конструктивное решение позвол ет повысить надежность и коэффициент готовности крупных электрических машин с жидкостным охлаждением статора , снизить материалоемкость конструкции сердечника статора, снизить максимальные нагревы в зубцовой зоне крайнего пакета, что увеличивает срок службы изол ции, расшир ет диапазон допустимых нагрузочных режимов, выравн ть температурное поле сердечника статора, что уменьшает вли ние циклической тепломеханики на стабильность контактной теплопередачи

в системе охладитель-пакет концевой зоны сердечника статора, снижает скорость протекани деградационных процессов в сердечнике статора, улучшает виброакустические характеристики сердечника статора.

Claims

1. Статор электрической машины, например турбогенератора, содержащий сердечник , конструктивно состо ший из центральной части и концевых зон, включающих ближайшие к торцам сердечника шихтованные пакеты, набранные из листов электротехнической стали, имеющих рассечки в зубцах, разделенных о.хладител ми с теплопроводами, заполн ющими рассечки и электрически изолированными от стали пакетов, аксиальные охлаждающие трубки, электрически изолированные от пакетов и закрепленные при помощи высокотеплопроводного материала в зубцах и рме сердечника, отличающийс тем, что, с целью снижени материалоемкости, повышени надежности и нагрузочной способности путем снижени максимальных нагревов крайних пакетов, теплопроводы охладителей выполнены охватывающими аксиально охлаждающие трубки, у торцов сердечника статора установлено по два коллектора, один из которых напорный, а другой - сливной, при этом аксиальные охлаждающие трубки, расположенные в зубцовой зоне, при помощи вводных штуцеров подсоединены к напорным коллекторам , а трубки зоны рма при помощи выводных щтуцеров - к сливным, причем соседние в тангенциальном направлении трубки подсоединены к коллекторам, расположенным по разные стороны сердечника статора, а выводные штуцера трубок зубцовой зоны соединены попарно последовательно с вводными штуцерами зоны рма.

2.Статор по п. 1, отличающийс тем, что на внутренней поверхности аксиальных охлаждаюших трубок, установленных в зубцовой зоне, выполнены кольцевые выступы с шагом, равным 0,2-1,0 величины внутреннего диаметра, и с соотношением высоты выступов и внутреннего диаметра трубки в пределах 0,08-0,1.

3.Статор по пп. 1 и 2, отличающийс тем, что в штуцерах установлены уплотн ющие прокладки из материала с аномально низким трением.

Фиъ.