СЕРДЕЧНИК СТАТОРА ТУРБОГЕНЕРАТОРА С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Полезная модель относится к электромашиностроению и может быть использована в сердечниках статоров турбогенераторов с воздушным охлаждением.
Охлаждение сердечника и обмотки статора современного турбогенератора с газовым охлаждением осуществляется при циркуляции газа в радиальных вентиляционных каналах, образованных с помощью специальных распорок между пакетами сердечника.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является сердечник статора турбогенератора с газовым охлаждением средней или большой мощности (Абрамов А.И., Извеков В.И. и Серихин Н.А. Проектирование турбогенераторов, "Высшая школа", Москва, 1990 г., с.49÷51). Сердечник статора шихтуется из трехзубцовых основных сегментов электротехнической стали, собирается в отдельные пакеты, между которыми устанавливаются вентиляционные сегменты с приваренными к ним распорками, обычно высотой 10 мм. В образованных таким образом каналах циркулирует охлаждающий газ, в который непосредственно отводятся потери в железе сердечника статора и косвенно - потери в обмотке статора, причем тепловой поток от обмотки проходит через ее корпусную изоляцию, затем вдоль листов железа сердечника и, наконец, поперек листов железа через их изоляцию к поверхности вентиляционных каналов. Из-за трапецеидальной формы сегментов вентиляционные каналы имеют переменное сечение по высоте сердечника, при этом скорости газа в каналах в районе зубцов больше скоростей газа в районе спинки сердечника в два с лишним раза.
Недостатком вышеуказанной конструкции является следующее. При создании турбогенераторов с воздушным охлаждением средней и повышенной мощности до 220 МВт из-за неэффективности форсирования
давления воздуха внутри корпуса, как при водородном охлаждении, требуется интенсификация охлаждения активного ядра генератора, что возможно, в частности, за счет увеличения скорости охлаждающего воздуха в каналах сердечника и увеличения площадей поверхностей теплоотвода. Одним из решений этой задачи является уменьшение проходного сечения каналов сердечника за счет уменьшения высоты распорок до 5÷7мм. При этом скорости воздуха в районе спинки сердечника становятся оптимальными, в районе зубцов же - недопустимо высокими, что приводит к посадке на этом участке значительной части напора аэродинамической цепи системы охлаждения статора генератора и уменьшению расхода воздуха через статор.
Задачей предлагаемого решения является обеспечение эффективного охлаждения воздухом обмотки и сердечника статоров турбогенераторов повышенной мощности 125÷220 МВт.
Технический результат достигается тем, что в сердечнике статора турбогенератора с воздушным охлаждением, содержащем пазы, обмотку, уложенную в пазы, пакеты в сердечнике, собранные из основных сегментов электротехнической стали, каналы для возможности циркуляции воздуха между пакетами сердечника, образованные с помощью вентиляционных сегментов с приваренными распорками, в каждом пакете сердечника, кроме концевых, посередине зубцов со стороны вентиляционных каналов выполнены щели шириной 3÷3,5 мм, высотой до 2/3 высоты зубцов и аксиальной длиной, равной 1/3 длины пакета.
На фиг.1 схематически показан сердечник статора турбогенератора с воздушным охлаждением, на фиг.2 - основной сегмент активной стали сердечника со щелями в зубцах, на фиг.3 - основной сегмент активной стали сердечника без щелей в зубцах, на фиг.4 - вентиляционный сегмент сердечника с распорками, на фиг.5 - вид со стороны расточки статора на пакет сердечника статора на одном зубцовом делении.
Сердечник статора 1 с обмоткой статора 2, уложенной в пазы 3, собран из основных сегментов электротехнической стали 4 и 5, разделен на отдельные пакеты 6 вентиляционными каналами 7, образованными с помощью вентиляционных сегментов 8 с распорками 9, каждый пакет 6 сердечника 1, кроме концевых пакетов 10, в средней части собирается из основных сегментов 5, а по краям - из основных сегментов 4, при этом со стороны вентиляционных каналов 7 образуются щели 11 шириной 3÷3,5 мм, высотой до 2/3 высоты зубцов 12, аксиальной длиной, равной 1/3 длины пакета 6.
Интенсификация и эффективность охлаждения обмотки 2 и сердечника 1 статора достигается тем, что, во-первых, при использовании каналов в сердечнике уменьшенного проходного сечения, высотой 5÷7 мм, скорости воздуха в каналах в районе спинки сердечника увеличиваются до оптимальных значений, а в каналах в районе зубцов не достигают недопустимых значений из-за наличия щелей 11, за счет которых увеличивается эквивалентное проходное сечение этих каналов и не снижается общий расход воздуха через статор, во-вторых, за счет щелей 11 увеличивается площадь поверхностей теплоотвода в районе обмотки статора 2 и исключается тепловое сопротивление теплопередачи поперек листов железа статора от обмотки к поверхности охлаждения в щелях 11. При повышенных электромагнитных нагрузках в турбогенераторах с воздушным охлаждением мощностью 125÷220 МВт перечисленные факторы способствуют достижению допустимых нагревов обмотки и сердечника статора с существенными запасами. Жесткость и механическая прочность зубцовой зоны пакетов 4 со щелями со стороны вентиляционных каналов обеспечивается за счет средней части пакетов 4, выполненной из основных сегментов 10 без щелей.
Предложенная конструкция сердечника статора обеспечивает высокую эффективность воздушного охлаждения обмотки и сердечника статора турбогенератора, что внедрено в турбогенераторах типа ТФ-125
мощностью 125 МВт производства НПО "ЭЛСИБ" ОАО и может быть использовано в турбогенераторах с воздушным охлаждением мощностью до 220 МВт.