Ротор турбогенератора с газовым охлаждением

РОТОР ТУРБОГЕНЕРАТОРА С ГАЗОВЫМ ОХЛА1ДЕНЖ
Полезная модель относится к электромашиностроению и может быть использована в роторах синхронных неявнополюсных электрических машин, преимущественно в роторах турбогенераторов с газовым охлаждением.
Непосредственное газовое охлаждение пазовых частей обмоток роторов турбогенераторов осуществляется из зазора и из подпазовых каналов. Охлаждение из зазора требует устройства заборников и дефлекторов, выступающих над поверхностью бочки ротора и являющихся источником дополнительных механических потерь трения в зазоре. Причем эти потери наиболее существенны при использовании в качестве охлаждающего газа воздуха из-за его повышенной плотности. Поэтому при необходимости охлаждения турбогенератора воздухом для непосредственного охлаждения обмотки ротора более предпочтительны схемы подачи воздуха из подпазовых каналов, что позволяет оставлять бочку ротора гладкой.
Известен, например, ротор с обмоткой возбуждения, торцы пазовой части которой охлаждаются из подпазового канала, а центральная часть - из воздушного зазора (а.с.СССР М543497,МКИ Н02К 1/32,БИ №6,1990).
Недостатком такой конструкции является наличие выступающих над поверхность бочки заборников, хотя и на длине одной седьмой пазовой части ротора.1
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является схема охлаждения обмотки ротора, приведенная в Синхронные генераторы Глебов И.А-., Мамиконянц Л.Г.,Обзор докладов на ХШ сессии СИГРЭ 1970г.,Энергия, М., 1972, стр. 22. Обмотка, уложенная в пазы ротора, имеет в пазовой части комбинированные вентиляционные каналы, каждый из которых представляет собой соединение
участков каждого комбинированного канала сообщается с подпазовым каналом переменного сечения, другой через каналы в пазовых клиньях с зазором. Такими же радиальными участками заканчивавэтся продольные каналы лобовой части обмотки.
Недостатком такой конструкции являются неблагоприятные с точки зрения аэродинамики условия входа, поворота и выхода под прямым углом газа в комбинированных каналах, что снижает эффективность охлаждения обмотки.
Задачей данного решения является повышение эффективности охлаждения обмоткиротора за счет улучшения аэродинамических условий движения газа по вентиляционному тракту обмотки.
Задача решается следующим образом.
В роторе турбогенератора с газовым охлаждением, содержащем сердечник с пазами, подпазовне каналы переменного сечения, катушечную обмотку с непосредственным газовым охлаждением, уложенную в пазы, комбинированные каналы в пазовой части обмотки, имеющие три последовательных участка, из которых начальный выполнен сообщающимся с подпазовым каналом, средний выполнен в аксиальном направлении, конечный - сообщающимся с воздушным зазором через каналы в пазовых клиньях, и продольные каналы в лобовых частях обмотки, имеющие конечные участки подобно комбинированным каналам пазовой части, начальный и конечный участки комбинированных каналов выполнены наклонными навстречу потоку газа в подпазовых каналах.
Технический результат достигается тем, что устройство вместо радиальных наклонных участков создает более благоприятные аэродинамические условия движения газа по вентиляционному тракту. При прохождения тракта комбинированного канала поток газа дедгает три поворота. Таким образом, имеется три местных сопротивления, величина каждого из которых при угле наклона участков, например, бОЯ ниже, чем при угле 90°, в два с лишним раза. Такое снижение величины местных сопротивлений дает снижение суммарного падения напора на вентиляционном тракте (от подбандажного пространства до воздушного
л/
зазора) до 20, что при прочих равных условиях приводит к увеличению расхода газа. Кроме того, эффективность охлаждения обмотки ротора повышается за счет использования напорного действия высокой динамической составляющей скорости воздуха в подпазовом канале, для чего входные участки комбинированных каналов наклонены встречно потоку.
На фигЛ схематически показан продольный разрез половины ротора турбогенератора, на фиг.З згутгоперёчные разрезы ротора по В-В и
В пазах сердечника ротора I уложена обмотка возбуждения 2. Пазовая часть обмотки имеет комбинированные каналы, представляющие собой каждый последовательную цепь из трех участков: входного наклонного 4, сообщающегося с подпазовым каналом переменного сечения 3, аксиального 5 и выходного наклонного 6, сообщающегося через канал 9 в клине 10 с воздушным зазором. Аксиальные каналы выполняются в середине двух элементарных проводников, составляющих эффективный проводник, наклонные каналы - внутри столба проводников катушки в два ряда по ширине паза. Продольные лобовые каналы обмотки 7 в переходной зоне пазовой части заканчиваются наклонными участками 8, сообщающимися с зазором подобно выходным участкам комбинированных каналов.
При выборе угла наклона участков комбинированных каналов учитываются два момента. С одной стороны, необходимо обеспечить оптимальные аэродинамические условия движения газа в каналах, с другой возможно меньшие размеры среднего участка обмотки, не занятого каналами. Дополнительное превышение температуры этого участка невелико из-за малых размеров участка и высокой теплопроводности меди, например, для турбогенераторов с воздушным охлаждением мощностью 60-100МВт при угле наклона каналов 60° оно не превышает 1,0 - 2,5°С.
Охлаждающий газ из подбандажного пространства поступает в подпазовые каналы переменного сечения 3, откуда распределяется в начальные участки 4 комбинированных каналов, поворачивает, проходит по аксиальным каналам 5 и по конечным участкам 6 выбрасывается в воздушный зазор.
цсры/1. 3
Предложенная схема позволяет увеличить расход газа через обмотку, что повышает эффективность охлаждения ротора. Пониженные потери трения в зазоре делают применение такой схемы наиболее предпочтительной при охлаждении турбогенераторов малой и средней мощности воздухом.
Авторы: Директор -г-ГГ / .Г.Баранович  И.М.Неклюдова fji/J А.А.Шевченко  В. Ф. Чириков А.С.Постников