Статор электрической машины

(59 4 Н ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У ЕТЕЛ А ВТОРСКОМУ г 1 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(7 ) Институт электродинамики АН УССР и Специальное конструкторско-технологическое бюро Института электродинамики АН УССР(54) СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ(57) Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения состоит в Я 01417111 снижении материалоемкости, повышении надежности и нагрузочной способности путем снижения максимальных нагревов крайних пакетов. Статор электрической машины содержит сердечник из листов, имеющих рассечки в зубцах, разделенных охладителями с теплопроводами 11, заполняющими рассечки, и охлаждающие трубки 5, закрепленные в зубцах и ярме. Благодаря тому, что охлаждающие трубки зоны ярма присоединены к сливным 7 коллекторам, а трубки зубцовой зоны - к напорным 6, и теплопроводы 11 охладителей охватывают охлаждающие трубки, обеспечивается достижение поставленной цели. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, и может быть использовано в мощных турбогенераторах.Цель изобретения - снижение материалоемкости, повышение надежности и нагрузочной способноти турбогенераторов путем снижения максимальных нагревов крайних пакетов сердечника статора.На фиг. 1 изображен сердечник статора с аксиальными охлаждающими трубками и охладителями, установленными между пакетами концевых зон; на фиг. 2 сердечник статора с аксиальными охлаждающими трубками, с указанием, разрез;на фиг. 3 - штуцер с прокладкой из материала, обладающего аномально низким трением; на фиг. 4 - трубка с выполненными на внутренней поверхности выступами; на фиг. 5 и 6 - пример выполнения охладителей концевых зон с теплопроводами, заполняющими рассечки пакетов и охватывающими 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 штуцеров 5 подсоединены к коллекторам, причем трубки зубцовой зоны подсоединены к напорным коллекторам 6, а трубки зоны ярма - к сливным коллекторам 7, У торцов сердечника выводные штуцера трубок зубцовой зоны соединены попарно последовательно с вводными штуцерами трубок зоны ярма соединительными трубками 8. В штуцерах установлены уплотняющие прокладки 9, выполненные из материала с аномально низким трением. На внутренней поверхности трубок, расположенных в зубцовой зоне, выполнены выступы 10 с шагом 1=10,2+ +1,0) с 1 и высотой Ь= (0,3 - 0,1) с 1, где д - внутренний диаметр трубки. Охлади- тели концевых зон содержат теплопроводы 11, заполняющие рассечки пакетов и охватывающие аксиальные охлаждающие трубки, а рассечки выполнены наклоненными относительно оси зубца под углом 1 - 90 в сторону сбегающего края основания зубца, и аксиальная трубка делит их на части так, что отрезки со стороны набегающего края 1 и со стороны сбегающего края 1 основания зубца соотносятся в пределах 1:10 - 1:1.В качестве примера приведено применение предлагаемого решения в турбогенераторах типа ТЗВ. Применение аксиального охлаждения центральной части и смешанного аксиально-радиально концевых зон сердечника статора турбогенератора типа ТЗВ повышает надежность системы охлаждения от 0,775 для известной системы охлаждения до5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 0,922 для системы охлаждения сердечника статора, выполненной по предлагаемому решению. Высокая надежность системы охлаждения, в свою очередь, повышает надежность и коэффициент готовности турбогенератора в целом.В ходе исследований турбогенератора ТЗВУЗ было установлено, что охлаждающая вода при прохождении ветви охлаждения концевой зоны сердечника статора подогревается в среднем на 17 К, Учитывая, что в ветви содержится 5 - 6 охладителей, включенных последовательно, можно констатировать, что при прохождении воды по трубке одного охладителя подогрев составляет 2,8 - 3,4 К. Длина трубки составляет примерно 3 м, следовательно, удельный подогрев воды в трубках охладителей составляет 1 К/м.Принимая 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 составляет около 7 м, следовательно, подогрев хладагента в аксиальных охлаждающих трубках составляет 7 К. В результате если сердечник статора охлаждается от одного сливного и одного напорного коллекторов, расположенных по разные стороны от сердечника, по оси машины перекос перегревов сердечника статора составляет 7 К, что равняется примерно 10 Я максимальных перегревов зубцов крайних пакетов сердечника статора. Кроме этого, различен подогрев хлад- агента в трубках зубцовой зоны и трубок зоны ярма. Учитывая, что перегрев ярма сердечника статора примерно в 7 раз ниже перегрева зубцов, вода в охлаждающих трубках ярма подогревается примерно на 1 К. В крайних пакетах со стороны сливного коллектора усиливается неравномерность нагрева в радиальном направлении. Если без применения аксиального охлаждения отношение перегревов зубцов к перегревам ярма крайних пакетов составляет 70:9, то с применением аксиального охлаждения по известным решениям это отношение равно 77:10. Вследствие этого в режимах с потреблением реактивной мощности, когда нагрузка зубцов крайних пакетов торцовым магнитным полем рассеяния максимальна, перегревы в этой зоне со стороны сливного коллектора могут превзойти допустимые значения,Указанные нежелательные явления устраняются при использовании предлагаемой конструкции путем организации встречного движения потоков воды в соседних в тангенциальном направлении охлаждающих трубках, а также создания цепи охлаждения трубка зубцовой зоны - трубка ярма.формула изобретения 30 В результате устраняется неравномерность нагрева сердечника статора в осевом и радиальном направлениях, что снижает максимальные нагревы, уменьшает влияние циклической тепломеханики сердечника статора на стабильность контактной теплопередачи в системе охладитель пакет концевой зоны, а также уменьшает скорость протекания деградационных процессов в сердечнике статора. Применение турбулизаторов в трубках зубцовой зоны позволяет интенсифицировать теплообмен между потоком хладагента и стенкой трубки без увеличения расхода хладагента и значительного увеличения гидравлического сопротивления аксиальной охлаждающей трубки. Выступы могут быть выполнены как кольцевыми, так и по спиральной линии. В этом случае шагом выступов является расстояние между соседними витками. Метод выполнения выступов может быть самым разным (например, накаткой на готовой стальной трубке и т. д.).Таким образом, применение теплопроводов позволяет снизить превышение температуры зуб цо вой зоны крайнего пакета над температурой охладителя почти на 25 Я. В данном случае оценивалось применение теплопроводов минимальной толщины из расчета возможности установки их в существующих рассечках крайних пакетов сердечника статора турбогенератора ТЗВ - 8002 УЗ. 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 снижения перегревов, чему также способствует хорощий тепловой контакт с аксиальной охлаждающей трубкой.Предлагаемое конструктивное решение позволяет 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 изоляции, расширяет диапазон допустимых нагрузочных режимов, выравнять температурное поле сердечника статора, что уменьшает влияние циклической тепломеханики на стабильность контактной теплопередачи 10 15 20 25 35 40 45 в системе охладитель-пакет концевой зоны сердечника статора, снижает скорость протекания деградационных процессов в сердечнике статора, улучшает виброакустические характеристики сердечника статора. 1. Статор электрической машины, например турбогенератора, содержащий сердечник, конструктивно состоящий из центральной части и концевых зон, включающих ближайшие к торцам сердечника шихтованные пакеты, набранные из листов электротехнической стали, имеющих рассечки в зубцах, разделенных охладителями с теплопроводами, заполняющими рассечки и электрически изолированными от стали пакетов, аксиальные охлаждающие трубки, электрически изолированные от пакетов и закрепленные при помощи высокотеплопроводного материала в зубцах и ярме сердечника, отличающийся тем, что, с целью снижения материалоемкости, повышения надежности и нагрузочной способности путем снижения 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 ярма при помощи выводных штуцеров - к сливным, причем соседние в тангенциальном направлении трубки подсоединены к коллекторам, расположенным по разные стороны сердец- ника статора, а выводные штуцера трубок зубцовой зоны соединены попарно последовательно с вводными штуцерами зоны ярма.2. Статор по п. 1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности аксиальных охлаждающих 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, отличающийся тем, что в штуцерах установлены уплотняющие прокладки из материала с аномально низким трением.г.б м изобретений и открытийаб., д. 4/5жгород, ул. Проектная, 4 Составитель В. КонстаТехред И. ВересТираж 665 нного комитета СССР по дела Москва, Ж - 35, Раушская графическое предприятие, г. Корректор Г. РешетнПодписное