Електрична машина з регульованим охолодженням

Винахід належить до галузі електротехніки і може бути використаний, наприклад, у турбогенераторах з рідинним охолодженням обмоток. Відомий [1] винахід, який реалізує регулювання з допомогою тепломеханічної моделі, яка виробляє сигнал на регулятор параметрів холодоагента з метою зменшення відносних переміщень деталей електричної машини (ЕМ) в залежності від зміни теплового стану обмотки. Недоліком цього рішення є необхідність створення і функціонування тепломеханічної моделі, забезпечення адекватності якої своєму прототипу становить само по собі складну задачу. Недоліком є, також, значна інерційність такого регулювання, оскільки проводиться по наслідках зміни теплового стану обмотки. Найбільш близьким є пристрій [2], який служить прототипом. Сутність його полягає у тому, що з метою зменшення відносних теплових переміщень дотичних деталей ЕМ при зміні електричного навантаження і теплового стану ЕМ, всередині ЕМ встановлені вимірювачі температури і вимірювачі переміщень цих деталей, по показниках яких встановлюються значення параметрів холодоагента. Недоліком цього винаходу є складна ( практично неможлива) процедура вимірювання переміщень всередині працюючої ЕМ, а достовірність результатів вимірювання недостатня. Також, недоліком є те, що регулювання температури ЕМ проводиться за наслідками зміни електричного навантаження ЕМ, тобто, з запізненням. Це запізнення має суттєве значення для ефективності регулювання. Задачею винаходу є створення пристрою для регулювання температури обмотки ЕМ, який, завдяки встановленим на ізоляції обмотки вимірювачам напруження, дозволяє змінювати параметри холодоагента на вході в обмотку в залежності від напружень в ізоляції обмотки і зменшити взаємні теплові переміщення дотичних деталей, термомеханічні напруження і пошкодження ізоляції обмотки, підвищити якість регулювання, експлуатаційну надійність і довговічність ЕМ. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в електричній машині з регульованим охолодженням, яка містить обмотку, вимірювачі електричного струму в обмотці і вимірювачі температури холодоагента на вході в обмотку, виходи яких приєднані до входу блока управління параметрами холодоагента, що надходить в обмотку, а вихід блока управління параметрами холодоагента приєднаний до регулюючого органа, на ізоляції обмотки встановлені вимірювачі напруження, виходи яких приєднані до входу блока управління параметрами хололдоагента. В запропонованому пристрої для регулювання температури обмотки, на турбогенераторі з попередньо встановленими на ізоляцію обмотки вимірювачами напруження, в залежності від показників напруження змінюються значення параметрів холодоагента на вході в обмотку таким чином, щоб вказані напруження і діапазон зміни середньої температури обмотки при зміні електричного струму в обмотці були мінімальними, що дозволяє досягти нового технічного результату - підвищення надійності і подовження ресурсу ЕМ. Порівняльний аналіз відомих технічних рішень показує, що запропонований пристрій має значно більшу здатність регулювання температури обмотки ЕМ, так як регулювання здійснюється в залежності від вимірюваних напружень в ізоляції і від електричного навантаження обмотки, тобто по збуренню, і значно зменшує інерційність процесу регулювання, що важливо при швидких змінах режиму роботи ЕМ. Це дає також можливість суттєво зменшити діапазон зміни середньої температури обмотки і теплових циклів, при яких термомеханічні напруження в ізоляції міняють знак і є особливо небезпечні тому, що приводять до прискорення руйнування ізоляції. На основі наведеного вище можна зробити висновок, що сукупність суттєвих ознак, що викладені у формулі винаходу, є необхідною і достатньою для досягнення нового технічного результату - зменшення термомеханічних пошкоджень і зносу ізоляції обмотки, підвищення надійності та довговічності ЕМ. Суть винаходу пояснюється кресленням (див.фіг.), де зображено: обмотка - 1, вимірювачі електричного струму в обмотці - 2, вимірювачі температури холодоагента на вході в обмотку - 3, блок управління параметрами холодоагента - 4, регулюючий орган - 5, вимірювачі напруження - 6. Запропонований пристрій складається з обмотки 1, вимірювачів електричного струму в обмотці 2, вимірювачів температури холодоагента на вході в обмотку 3, блока управління параметрами холодоагента 4, регулюючого органа 5, вимірювачів напруження в ізоляції обмотки 6. Виходи всіх вимірювачів приєднані до входу блока управління 4, а вихід блока управління 4 приєднаний до керуючого органа 6. Пристрій працює таким чином: у турбогенераторі з безпосереднім охолодженням обмотки, з встановленими на ізоляцію обмотки вимірювачами напружень, і визначеною закономірністю залежності середньої температури обмотки від електричного струму в ній для сталих і перемінних експлуатаційних режимів, в процесі експлуатації вимірюються напруження в ізоляції обмотки і встановлюються значення параметрів холодоагента (температуру, швидкість) на вході в обмотку (шляхом, наприклад, бай ласування частини ”гарячого” холодоагента повз охолоджувачі контуру о холодження обмотки) в залежності від напружень і відповідно до електричного навантаження турбогенератора. Наприклад, для обмотки статора турбогенератора потужністю 320 МВт визначена закономірність залежності температури холодоагента на вході в обмотку від електричного струму в обмотці, яка забезпечує сталість середньої температури обмотки при зміні режиму роботи турбогенератора: Твх=Тохл+А+В.Р(t), (1) де Твх - температура холодоагента на вході в обмотку, С°; Тохл - температура холодоагента після охолоджувачів, С°; t - час, с; А, В - коефіцієнти для конкретного турбогенератора. Якщо встановлювати параметрів холодоагента по таким закономірностям, то досягається зменшення величини термомеханічних напружень в ізоляції і їх коливань в цілому для ізоляції всієї обмотки. Але величина напружень в ізоляції різна по довжині і по перерізу стержня обмотки, і тому в найбільш небезпечних місцях на ізоляції обмотки встановлюються вимірювачі (наприклад, давачі деформації, яка легко перераховується в напруження) і їх показання використовуються як один з параметрів, по яких здійснюється регулювання температури обмотки ЕМ. Таким чином, у порівнянні з прототипом, використання пристрою, в якому регулювання температури обмотки ЕМ здійснюється шляхом встановлення значень параметрів холодоагента на вході в обмотку в залежності від напружень в ізоляції обмотки і електричного струму в обмотці таким чином, щоб напруження в ізоляції обмотки і діапазон зміни середньої температури обмотки були мінімальними, дозволяє досягти нового технічного результату - зменшити термомеханічні напруження в ізоляції і її пошкодження, підвищити надійність і подовжити ресурс ЕМ. Література: 1. А.С. СССР №1415330, ”Электрическая машина с регулируемым охлаждением”, опубл. 07.10.83 в БИ №29. 2. А.С. СССР №1184049, ”Способ регулирования температуры электрической машины и устройство для его осуществления”, опубл. 07.10.83 в БИ №37.