Вращающаяся электрическая машина с замкнутым газовым охлаждением

МПКН02К9/18
Вращающаяся электрическая машина с замкнутым газовым охлаждением
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована при создании вращающихся электрических машин, например, турбогенераторов с газовым или воздушным охлаждением, имеющим замкнутый цикл вентиляции. Вентиляторы в такой электрической машине установлены на основном валу, а охладители расположены внутри корпуса.
Известна электрическая машина с замкнутым газовым охлаждением, имеющая вентиляторы на валу и встроенные в корпус охладители (А.Е.Алексеев. Конструкция электрических машин. Госэнергоиздат, г.Москва, г.Ленинград, 1959 г. стр. 69, рис. 2-52)
Недостатком такой конструкции является удалённость охладителей от зоны наибольшего нагрева активных частей, то есть от середины машины и, следовательно, низкая эффективность её охлаждения и, как результат, ограничение её мощности.
Более близким к заявляемому решению является электрическая машина с замкнутым газовым охлаждением, имеющая вентиляторы на валу и встроенные в корпус охладители (Патент ЕР1005139, опубл. 2000-05-31, полное описание, формула, фиг. 2 и 3). Первичные охладители размещены по торцам электрической машины и, по крайней мере, один вторичный охладитель размещен в машине для дополнительного охлаждения газа в зоне наибольшего нагрева активных частей.
2003129388
200312
11)06/19
Первичные охладители предназначены для охлаждения общего потока газа (хладагента), а вторичные - для дополнительного охлаждения газа, поступающего от зоны наибольшего нагрева, то есть от средней зоны электрической машины, или к зоне наибольшего нагрева, т.е. к средней зоне электрической машины. Общим с заявляемым техническим решением является то, что вращающаяся электрическая машина с замкнутым газовым охлаждением содержит корпус, статор с сердечником, ротор с установленными на нем вентиляторами и размещенные в корпусе по крайней мере три охладителя для охлаждения хладагента, установленные в вентиляционном тракте таким образом, что движение хладагента направлено от активных частей к охладителям, далее к вентиляторам, или от вентиляторов к охладителям, далее к активным частям машины и то, что в среднюю, наиболее нагретую зону активных частей электрической машины, поступает более охлаждённый газ или от средней, наиболее нагретой зоны активных частей электрической машины, газ более эффективно охлаждается.
Недостатком такой конструкции является необходимость установки, помимо основных, первичных, охладителей, дополнительных, вторичных охладителей для дополнительного охлаждения хладагента (газа или воздуха) в зоне наибольшего нафева активных частей, то есть в середине машины. Помимо вспомогательных охладителей требуется раслоложение внутри корпуса и вспомогательных вентиляционных каналов для подвода и отвода газа от дополнительных охладителей.
Техническим результатом в заявляемой полезной модели является достижение более эффективного охлаждения наиболее нагретой средней части электрической машины не за счёт использования дополнительных охладителей, а за счёт перераспределения объёмов штатных охладителей.
Технический результат достигается тем, что во вращающейся электрической машине с замкнутым газовым охлаждением, содержащей корпус, статор с сердечником, ротор с установленными на нем вентиляторами и размещенные в корпусе по крайней мере три охладителя для охлаждения хладагента, установленные в вентиляционном тракте таким образом, что движение хладагента направлено от активных частей к охладителям, далее к вентиляторам, или от вентиляторов к охладителям, далее к активным частям машины, согласно изобретению, по крайней мере, один охладитель выполнен большим по объему по сравнению с остальными охладителями и расположен в вентиляционном тракте таким образом, что хладагент поступает в этот охладитель либо непосредственно от наиболее нагретых активных частей к охладителю, далее к вентиляторам, либо от вентиляторов к охладителю большего объема далее непосредственно к наиболее нагретым активным частям.
Новым в заявляемом решении, благодаря чему достигается указанный технический результат, является то обстоятельство, что наиболее нагретый газ от зоны наибольшего нагрева активных частей непосредственно поступает в штатные охладители большего объёма по сравнению с остальными охладителями и за счёт этого более эффективно охлаждается без использования дополнительных охладителей. Движение хладагента может быть обратным, при этом газ поступает от вентиляторов как охладителям меньшего объема, так и к охладителю большего объема, далее непосредственно к наиболее нагретым активным частям.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется примерами конкретного выполнения, проиллюстрированными фиг. 1 и 2. На этих фигурах показан продольный разрез электрической машины, турбогенератора, с
замкнутым воздушным охлаждением. Турбогенератор содержит корпус 1, статор 2, ротор 3 с установленными на нём вентиляторами 4. Статор и ротор являются активными частями турбогенератора. В корпусе, ближе к середине машины 5, напротив зоны наибольшего нагрева 6 размещены охладители большего объёма 7, а охладители меньшего объёма 8 размещены вне зоны наибольшего нагрева, дальше, чем охладители большего объёма, от середины машины.
При работе вращающейся электрической машины фиг.1 (движение нагретого воздуха показано сплошными стрелками) наиболее нагретый воздух из зоны наибольшего нафева - 6 проходит через охладители большего объёма -7 и, следовательно, охлаждается больше. Через крайние охладители 8 проходит менее нагретый воздух от крайних зон активных частей, поэтому уменьшенного объёма крайних охладителей 8 достаточно для охлаждения этого воздуха. В итоге, к активным частям машины поступает равномерно охлаждённый воздух, движение охлаждённого воздуха показано пунктирными стрелками.
При работе вращающейся электрической машины фиг.2 (движение нагретого воздуха показано сплошными стрелками) нафетый воздух от активных частей после вентиляторов поступает к охладителям 7 и8. Воздух, проходящий через охладители большего объёма, будет охлаждаться больше, но поступать к зоне наибольшего нагрева 6, а воздух, проходящий через охладители меньшего объёма будет охлаждаться меньше, но и поступать он будет в крайние зоны активных частей, которые при работе нагреты меньше, охлаждённый воздух показан на фиг2 прерывистыми стрелками. В итоге, охлаждение электрической машины будет сбалансированным.
Положительным результатом заявляемой полезной модели фиг.1 и 2 является достижение наилучшего охлаждения наиболее нагретой средней части машины без дополнительных охладителей. Это обеспечивается тем, что против наиболее нагретой средней части машины располагается больший по объёму охладитель. В крайних зонах нагрев активных частей машины меньше, следовательно, и объём охладителей может быть уменьшен.
Ещё больший эффект достигается при циркуляции газа не от охладителей к вентиляторам, фиг. 1, а в обратном направлении, то есть от вентиляторов к охладителям - фиг. 2. В этом случае к активным частям будет поступать более охлаждённый газ сразу после охладителей, минуя частичный подогрев на лопатках вентилятора.