РОТОР ТУРБОГЕНЕРАТОРА

Полезная модель относится к области электромашиностроения и предназначена для использования в крупных электрических машинах, например, в турбогенераторах.
Известны ротора турбогенераторов с газовым охлаждением, в которых обмотка возбуждения размещена в радиальных пазах бочки ротора. Для закрепления обмотки от смещения в радиальном направлении под действием центробежных сил вращения в обмоточных пазах бочки ротора устанавливаются клинья. В такой конструкции охлаждение ротора газом осуществляется за счет отвода тепла с цилиндрической поверхности бочки ротора и пазовых клиньев и применяется в роторах турбогенераторов малой мощности. (см., например, Титов В.В. и др. Турбогенераторы. Расчет и конструкция. Энергия, Ленинградское отделение, 1967, с.72-73, рис.1-28а).
Недостатком такой конструкции является малая поверхность охлаждения бочки ротора, ограничивающая мощность турбогенератора и возможности его работы в перегрузочных и анормальных режимах, что снижает надежность работы генератора.
Известна также конструкция ротора, (см., например, Титов В.В., и др. Турбогенераторы. Расчет и конструкция. Энергия, Ленинградское отделение, 1967, с.227-228 рис.4-4), где для увеличения поверхности охлаждения на роторах выполняют рифление бочки, т.е. по всей ее поверхности протачивают кольцевые или винтовые канавки небольшой глубины. За счет введения этих канавок увеличивается поверхность охлаждения и создается вихревое движение охлаждающего газа вблизи поверхности бочки ротора, что определенным образом улучшает эффективность охлаждения ротора.
Недостатком этой конструкции является то, что с ростом мощности электрической машины увеличение поверхности охлаждения за счет рифления бочки ротора не является достаточным для эффективного охлаждения генератора.
Для дальнейшего повышения эффективности охлаждения ротора в турбогенераторах малых и средних мощностей увеличение поверхности охлаждения достигается за счет введения продольных пазов в зубцах бочки ротора. (см. Видеман Е. и др. Конструкции электрических машин, Энергия, Ленинградское отделение, 1972, с.114, рис.3-28б). В этой конструкции, принятой за прототип, введение продольных канавок в зубцах дополнительно увеличивает поверхность охлаждения ротора и создает вихревое движение воздушного потока в продольных канавках.
К недостаткам выполнения продольных канавок в зубцах бочки ротора следует отнести уменьшение поперечного сечения зубцов ротора, в связи с чем увеличивается сопротивление магнитному потоку в зубцах и в воздушном зазоре турбогенератора, что, в свою очередь, приводит к необходимости повышения тока возбуждения, и, следовательно, к увеличению потерь и ограничению возможности работы генератора в перегрузочных и анормальных режимах.
Задачей настоящей полезной модели является устранение указанных недостатков.
Технический результат достигается тем, что в роторе турбогенератора, содержащем вал с рифлением поверхности бочки ротора и продольными канавками и обмоткой возбуждения, размещенной в радиальных пазах бочки ротора, удерживаемой пазовыми клиньями, продольные канавки образованы с каждой стороны пазовых клиньев между боковой стенкой верхней части пазового клина и боковой стенкой паза, глубина которых больше глубины канавок рифления и равна высоте этих боковых стенок.
В дальнейшем полезная модель поясняется конкретным примером выполнения со ссылкой на фигуру.
На фигуре показан поперечный разрез паза бочки ротора с уложенной обмоткой, удерживаемой пазовым клином.
Ротор турбогенератора содержит вал с выполненными в бочке ротора 1 пазами 2. В пазах 2 бочки ротора 1 уложена обмотка возбуждения 3, изолированная от стенок вала пазовыми коробками 4. Обмотка 3 удерживается от радиального смещения под воздействием центробежных сил немагнитными пазовыми клиньями 5. Между клином 5 и обмоткой 3 установлены изоляционные прокладки 6. По наружной поверхности 7 бочки ротора 1 и пазовым клиньям 5 выполнено рифление с глубиной канавки 8. Между стенкой 9 паза 2 бочки ротора и стенкой 10 в верхней части клина 5 с каждой его стороны выполнены продольные канавки 11, глубина которых больше глубины канавок рифления 8 и равна высоте стенок 9 и 10.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При работе генератора поток охлаждающего газа обдувает наружную поверхность 7 бочки ротора 1 и клиньев 5, проходит по канавкам рифления 8 с образованием вихревого движения 12 газового потока, попадает в продольную канавку 11 между боковой стенкой паза 2 бочки ротора и боковой стенкой 10 в верхней части клина 5, с образованием дополнительного вихревого движения 13 газа и, проходя далее над верхней частью клина 5 в аналогичную продольную канавку 11 с другой стороны клина, образует в ней еще одно дополнительное вихревое движение газового потока 13 у поверхности бочки ротора 1.
Благодаря введению удвоенного количества продольных канавок 11 на боковых стенках немагнитных клиньев и большой их глубине, большей чем у канавок рифления 8 бочки ротора 1, обеспечивается дополнительно доступ вихревого движения охлаждающего газа к боковым поверхностям стенок 10 клина и стенок 9 паза 2 бочки ротора, что существенно увеличивает поверхность охлаждения ротора и одновременно улучшает отвод потерь с поверхности бочки ротора из-за более сильного вихреобразования от потока 13 в продольных канавках 11, не ухудшая
теплового состояния ротора, т.к. увеличения сопротивления магнитному потоку в зубцах ротора и в воздушном зазоре не происходит, поскольку продольные канавки образованы формой немагнитных клиньев без уменьшения поперечного сечения зубцов ротора.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в улучшении охлаждения ротора, расширяющем возможности работы генератора в анормальных и перегрузочных режимах и повышения, тем самым, надежности работы генератора и удлинении срока его службы, путем существенного увеличения поверхности охлаждения за счет введения продольных канавок на обоих боковых сторонах клиньев и создания дополнительного вихревого движения газового потока в продольных канавках.