Електрична машина з газовим охолодженням

1 Елеісгрична машина з газовим охолодженням, яка містить розташовану в пазах (1) пакета (2) заліза статора статорну обмотку, яка складається здебільшого з розташованих один на одному в кожному пазу (1) та виготовлених з ізольованих один від одного провідників (6) стрижнів (3, 4), які поза пакетом (2) заліза статора електричне з'єднуються між собою в лобовій частині в обмотку сергами (5а, 5Ь) та коловими з'єднаннями (20), причому серги (5а, 5Ь) включають у себе певну КІЛЬКІСТЬ нормальних серег (5а) та певну КІЛЬКІСТЬ серег відведення (5Ь), а також вентилятор для створення потоку охолоджувального газу через машину, частково спрямованого розташованими всередині серег (5а 5Ь) першими охолоджувальними каналами (8), яка відрізняється тим, що стрижні статорної обмотки в лобовій частині мають перші охолоджувальні канали (8) лише в зоні серег (5а, 5Ь), причому ці перші охолоджувальні канали (8) проходять, здебільшого, радіальне, серги відведення (5Ь) з боку стікання потоку за першими охолоджувальними каналами (8) містять між собою та виготовленими у вигляді порожнистих провідників коловими з'єднаннями (20) трубні з'єднання (11), причому колові з'єднання (20) у вигляді порожнистих провідників виконано з другими охолоджувальними каналами (9), які вільно сполучаються з першими охолоджувальними каналами (8) серег відведення (5Ь), другі охолоджувальні канали (9) ізолювальними трубами (31) або шлангами сполучено з простором (32) відокремленим перегородкою (33) від простору (ЗО), який займає лобова частина обмотки, при цьому між перегородкою (33) та торцями серег (5а, 5Ь) міститься дефлектор (34) посиленого протікання потоку першими охолоджувальними каналами (8) в нормальних сергах (5а) 2 Машина за пунктом 1, яка відрізняється тим, що стрижні (3, 4) статорної обмотки виготовлено у вигляді двоплощинних стрижнів, КІНЦІ яких у зоні лобової частини обмотки відокремлено один від одного клиновою вставкою (15) так, що на кінцях стрижнів утворюються радіальні перші охолоджувальні канали (8) 3 Машина за пунктом 2, яка відрізняється тим, що серги (5а, 5Ь) виготовлено з металевих з'єднувальних елементів (14), розташованих на відстані один від одного в зоні перших охолоджувальних каналів (8) 4 Машина за пунктом 1, яка відрізняється тим, що частина потоку охолоджувального газу яка охолоджує лобову частину обмотки, має, здебільшого, радіальний напрямок (13) течи 5 Машина за пунктом 1, яка відрізняється тим, що серги (5а, 5Ь) оточено ізолювальними ковпачками (1ба, 16Ь, 16с), які мають впускні та/або випускні отвори (18, 19) для перших охолоджувальних каналів (8) 6 Машина за пунктом 1, яка відрізняється тим, що простір (32), відокремлений перегородкою (33) від простору, (ЗО), який займає лобова частина обмотки, є камерою всмоктування вентилятора машини 7 Машина за пунктом 1 яка відрізняється тим, що дефлектор (34) розташовано кільцеподібно на ПОСТІЙНІЙ відстані від торців серег (5а 5Ь), причому між торцями серег (5а, 5Ь) і дефлектором (34) утворено обмежений проточний канал Цей винахід стосується електричної машини з газовим охолодженням, опис якої подано в формулі винаходу Винахід опирається на рівень техніки, відомий, наприклад, з ЕР-0519091 В1 В електричних машинах із непрямим охоло О со о Ю 45403 4 дженням статорної обмотки торцеві хомути та вання та простором, зайнятим лобовою частиною з'єднані з ними так звані колові або фазові з'єдобмотки, частина охолоджувального засобу, який нання в лобовій частині обмотки охолоджуються подає вентилятор, тече цими каналами та охолочастиною потоку охолоджувального газу, який поджує серги і меншою мірою ЗОВНІШНІ КІНЦІ стрижнів дається вентиляторами У машин із граничною Недоліком є те, що для охолоджування серег випотужністю торцеві хомути та фазові з'єднання користовується охолоджувальний газ, який нагрівзазнають надто сильного нагрівання Водночас з ся вже під час обтікання торцевих хомутів у лоботим як вкладена в пази частина обмотки охоловій частині обмотки, а отже має обмежену джується цілеспрямовано, вільно розміщені її часохолоджувальну дію тини нагріваються не лише струмом, а й магнітниВ основі винаходу лежить завдання створення ми полями у просторі, який займає лобова частина електричної машини описаного вище типу, КІНЦІ обмотки статорної обмотки якої та суміжні з ними колові з'єднання у просторі, зайнятому лобовою частиВ електричних машинах, які обертаються, з ною обмотки, могли б повною мірою прямим охолодженням статорної обмотки ця обохолоджуватися простими засобами мотка складається з суцільних та порожнистих провідників, а в деяких типах машин - лише з поЗгідно З винаходом це завдання розв'язано рожнистих провідників Охолоджувальний засіб, тим, що стрижні статорної обмотки у лобовій часякий тече порожнистими провідниками за всією тині мають перші охолоджувальні канали (8) лише довжиною стрижнів статорної обмотки, спричиняє в зоні серег (5а, 5Ь), причому ці перші охолоджудо достатнього охолодження стрижнів в и лобовій вальні канали (8) проходять, здебільшого, радічастині Колові або фазові з'єднання, які також ально, серги відведення (5Ь) з боку стікання потоку мають вигляд порожнистих провідників, посилено за першими охолоджувальними каналами (8) місохолоджуються охолоджувальним засобом тять між собою та виготовленими у вигляді порожнистих провідників коловими з'єднаннями (20) труУ машинах з повітряним охолодженням із одбні з'єднання (11), причому колові з'єднання (20) у нобічним живленням, зокрема у машин значної вигляді порожнистих провідників мають другі оходовжини, бракує охолоджувальної дії Тому для лоджувальні канали (9), які вільно сполучаються з збільшення охолоджувальної дії в ЕР-0392243 В1 першими охолоджувальними каналами (8) серег пропонується забезпечити стрижні обмотки, виговідведення (5Ь), другі охолоджувальні канали (9) товлені з суцільних провідників, бічними чи розтаза допомогою ізолювальних труб (31) або шлангів шованими між обома стопами провідників металесполучаються з простором (32), відокремленим вими охолоджувальними трубами або перегородкою (33) від простору (ЗО), який займає охолоджувальними каналами ВІДПОВІДНО, їх відолобова частина обмотки, при цьому між перегорокремлено один від одного та від провідників і роздкою (33) і торцями серег (5а, 5Ь) міститься деміщено всередині головної ізоляції Живлення флектор (34) для посиленого проходження потоку здійснюється з обох боків машини та від и середипершими охолоджувальними каналами (8) у норни При цьому підведення всередину машини відмальних сергах (5а) бувається радіальними каналами у пакеті заліза статора та отворами в головній ізоляції Нагрітий Переваги винаходу полягають, зокрема, в тоохолоджувальний газ залишає охолоджувальні му, що за рахунок радіальних перших каналів у канали крізь отвори у головній ізоляції на ДІЛЯНЦІ зоні всіх серег достатнє охолодження КІНЦІВ стрикінцевих зон пакета заліза статора та крізь радіжнів досягається за допомогою потоку охолоджуальні канали в пакеті заліза статора вального газу, причому, ці перші охолоджувальні Виконання додаткових каналів у стержнів статорної обмотки та подібних каналів у стрижні зменшує коефіцієнт заповнення пазів Фасонні деталі, які використовуються для підведення та відведення охолоджувального газу, вкладені здебільшого у головну ІЗОЛЯЦІЮ, здорожують виготовлення стрижнів До того ж охолодження розташованих у лобовій частині обмотки колових з'єднань залишається без уваги З ЕР-0519091 В1 відома електрична машина з газовим охолодженням, у котрій спеціально охолоджуються лише металеві серги, які використовуються для електричного та механічного з'єднування Ці серги мають ковпачки, які майже повністю охоплюють їх, залишаючи вільними один чи кілька аксіальних каналів, відкритих у бік пакета заліза статора Перегородка, яка проходить радіально, відокремлює простір, зайнятий лобовою частиною обмотки, від камери всмоктування вентилятора машини Ковпачки з боку перегородки мають на своїх кінцях отвори, сполучені із зазначеними каналами Від цього отвору безпосередньо в камеру всмоктування вентилятора веде гнучка ЛІНІЯ Через різницю тиску між камерою всмокту канали на сергах відведення безпосередньо пов'язано з другими охолоджувальними каналами колових з'єднань, виготовлених у вигляді порожнистих провідників Ці другі охолоджувальні канали ізолювальними шлангами або трубами сполучено з простором, відокремленим перегородкою від простору, який займає лобова частина обмотки, причому є можливість посиленого охолоджування колових з'єднань у сполученні з сергами відведення Особлива перевага полягає втому, що на торцях усіх серег на ПОСТІЙНІЙ відстані від них міститься дефлектор, який спрямовує потік повітря перегородкою, що спричиняє до посиленого повітряного потоку першими охолоджувальними каналами Формою виконання, якій надається перевага, передбачено, що стрижні статорної обмотки мають вигляд двоплощинних стрижнів, КІНЦІ яких у зоні лобової частини обмотки відокремлюються один від одного клиновою вставкою, отже на кінцях стрижнів утворюються радіальні перші охолоджувальні канали Серги, які фіксують КІНЦІ стрижнів, складаються зі з'єднувальних елементів, також розташованих на відстані один від одного в зоні 45403 6 перших охолоджувальних каналів Ці серги оточеяких знаходяться КІНЦІ стрижнів Там провідники 6 но ізолювальними ковпачками, кожний з яких має електричне та механічно з'єднано паянням між для перших охолоджувальних каналів один випуссобою та L-подібними металевими з'єднувальними кний та один випускний отвір елементами 14, причому останні, співпадаючи на торцях своїх коротких колін, утворюють з охолоОсобливо цінно, що потік охолоджувального джувальним каналом 8 отвір для потоку охологазу проходить радіальне ззовні радіальне всереджувального середовища Виготовлену з Lдину лобовою частиною обмотки а, отже, і сергами подібних металевих воль, з'єднувальних елеменКІНЦІВ стрижнів тів 14 сергу 5а, 5Ь оточено ізолювальним ковпачРішення опирається, зокрема, на ідею реаліком 16а, 16Ь, 16с, причому проміжок між ним і серзації охолоджування в активній частині у звичайгою заповнено заповнювачем 17 ному розумінні, тобто як непряме та пряме охолодження КІНЦІВ стрижнів і колових з'єднань, які При цьому слід усвідомлювати різницю між зазнають впливу торцевих полів у лобовій частині нормальними 5а сергами і так званими сергами обмотки через навантажене охолодження Привідведення 5Ь Так, КІНЦІ ОДНОГО НИЖНЬОГО 3 та одклад виконання винаходу та його переваги докланого верхнього 4 стрижнів зведено у виготовленій дніше пояснюються нижче за допомогою креслень з чотирьох L-подібних металевих з'єднувальних елементів 14 серзі 5а та охоплено ізолювальним Стислий опис креслень ковпачком 16а При цьому ізолювальний ковпачок На кресленнях схематично зображено 16а має з боку нижнього стрижня упускний отвір фіг 1 фрагмент схематичної розгортки лобо18, а з боку верхнього стрижня - випускний отвір вої частини статорної обмотки газоохолоджувальної електричної машини, 19 для охолоджувального каналу 8 Напрямок течи охолоджувального газу позначено позицією 13 фіг 2 переріз КІНЦІВ стрижнів у лобовій частині Суттєвим для оптимального охолодження шляхом статорної обмотки з фіг 1 по лінії ДД, протікання охолоджувального газу кінцями стрижфіг 3 поздовжній розріз кінця стрижня з фіг 2 нів із нормальним сергами 5а є його радіальне по лінії СС, підведення У прикладі виконання напрямок 13 фіг 4 поздовжній розріз серег відведення з потоку охолоджувального газу вибрано від зовніфіг 2 по ЛІНІЯХ АА або ВВ з приєднаними до них шньої периферії лобової частини обмотки до и коловими з'єднаннями та повітронаправляючим внутрішньої периферії дефлектором, фіг 5 поздовжній розріз нормальної серги з Охолодження КІНЦІВ стрижнів у сергах відвефіг 2 по лінії ЕЕ з повітронаправляючим дефлекдення 5Ь відбувається у такий самий спосіб, як і тором, охолодження КІНЦІВ стрижнів у нормальних сергах 5а Серги відведення 5Ь утворюють електричне фіг 6 фрагмент схематичної розгортки колоз'єднання з коловими або фазовими з'єднаннями вих з'єднань Шляхи реалізації винаходу 20 (рисунок 4), які оточують лобову частину обмотки на її ЗОВНІШНІЙ периферії, причому ці колові На кресленні 1 зображено досить спрощений з'єднання розташовано у провідному з'єднанні із фрагмент схематичної розгортки лобової частини затискачами генератора (не показано) Згідно з обмотки електричної машини з газовим охоловинаходом кожну сергу відведення 5Ь встановлюдженням У кожному пазі 1 пакета 2 заліза статора ють навколо одного кінця стрижня, тобто верхньорозташовано один над одним нижній 3 та верхній го 4 або нижнього 3 Оскільки принципова констру4 стрижні Для наочності на фіг 1 зображено лише кція серег відведення 5Ь на кінцях верхніх або два нижніх та верхніх стрижні Кожний нижній 3 і нижніх стрижнів ідентична, на фіг 4 зображено кожний верхній 4 стрижні, які виходять з різних тільки розрізи АА та ВВ з фіг 3 Нижче конструкцію пазів 1, електричне та механічно з'єднано між соохолоджувального пристрою на серзі відведення бою за допомогою електричне ізольованих серег 5 5Ь обмежено пристроєм на одному КІНЦІ верхнього і об'єднано, таким чином, в обмотку Сукупність стрижня 4 усіх нижніх та верхніх серег, які виходять з пакета 2 заліза статора, і серег 5 утворює лобову частину Як уже зазначалося, відокремлені клиновою статорної обмотки Нижні та верхні стрижні склавставкою 15 КІНЦІ стрижнів об'єднані в серзі відведаються з великої КІЛЬКОСТІ електричне ізольовадення 5Ь з L-подібними з'єднувальними елеменних один від одного провідників 6, які будучи розтами 14, тут двома На коротких колінах L-подібних міщеними на дві стопи, розташовані поруч одна з з'єднувальних елементів 14 серги відведення 5Ь одною, та оточеними спільною головною ІЗОЛЯЦІЄЮ електрично з'єднано металевими з'єднувальними 7, сягають майже серги 5 (фіг 2 і 3) У цьому віделементами 12 із трубним з'єднанням 11, а у відношенні електричні машини ВІДОМІ ношенні до проточного каналу 8 - сергою відведення 5Ь Сергу відведення 5Ь оточено з КІНЦІВ У сполученні з фіг 3 нижче подано опис конструбного з'єднання 11 ізолювальним ковпачком трукції КІНЦІВ стрижнів із сергами 5а, 5Ь Окремі 16с, який має на внутрішній периферії лобової провідники 6 утворюють, розташовуючись один частини обмотки упускний отвір 18 для охолоджунад одним, дві стопи, отже кожний нижній 4 та вального газу Трубне з'єднання 11 веде до коловерхній 4 стрижні утворюють один двоплощинний вого з'єднання 20 (фіг 4), яке оточує радіально стрижень У напрямку КІНЦІВ стрижнів стопи провіззовні лобову частину обмотки Для наочності еледників відокремлено клиновою вставкою 15 у тактричні та гідравлічні виводи колового з'єднання кий спосіб, щоб між кінцями стрижнів на відповід20 зображено окремо, хоча кожне колове з'єднанному юнці утворюється охолоджувальний канал 8 ня 20 має всі ці виводи Колові з'єднання мають Серга 5а, 5Ь, яка оточує кінець стрижня, охоплює прямокутний профіль та виготовлені у формі поL-подібні металеві з'єднувальні елементи 14, в рожнистих провідників з охолоджувальним каналом 9 Охолоджувальні канали 8 КІНЦІВ 5Ь стрижнів розташовано у послідовному вільному зв'язку з охолоджувальними каналами 10 трубних з'єднань 11 та з охолоджувальними каналами 9 колових з'єднань 20 Кожне колове з'єднання 20 закрито заглушкою 23, в ізолювальну трубу 31 входить нарізане з'єднання 21 Ізолювальну трубу 31 одним кінцем зафіксовано на перегородці 33 теж за допомогою нарізаного з'єднання Як видно з розгортки колових з'єднань 20 на фіг 5, ізолювальні 31 зв'язують, обминаючи простір ЗО, який займає лобова частина обмотки, охолоджувальні канали 9 колових з'єднань 20 із простором 32 зниженого тиску, наприклад з камерою всмоктування вентилятора машини (не показано), відокремленим від простору ЗО, зайнятого лобовою частиною обмотки, яка радіально проходить перегородкою 33 Для електричного з'єднання із затискачами генератора (не показано) використовуються зроблені суцільними відведення 22 Ізолювальні труби 31, які можуть виготовлятися також у вигляді ізолювальний шлангів, виготовлені здебільшого з тефлону Охолоджувальні канали 8 серег відведення 5Ь вільно та послідовно сполучаються з камерою 32 всмоктування вентилятора машини, що забезпечує посилене охолодження серег відведення 5Ь та колових з'єднань 45403 8 ньому розрізі на фіг 5 Ізолювальний ковпачок 16а охоплює КІНЦІ нижнього 3 та верхнього 4 стрижнів, причому вільним залишається і радіальний охолоджувальний канал 8 Для цілеспрямованого потрапляння потоку охолоджувального газу до цього охолоджувального каналу 8 навпроти торців ізолювального ковпачка 16а міститься дефлектор 34 Цей дефлектор 34 кільцеподібне розташовано в усьому просторі, який займає лобова частина обмотки, поруч із торцями всіх ізолювальних ковпачків 16а, 16Ь, 16с (фіг 4) так, що між ними та дефлектором 34 виникає обмежений проточний канал і, отже, посилений потік у напрямку 13 течи охолоджувальними каналами 8 радіальне ззовні радіальне всередину простору ЗО, зайнятого лобовою частиною обмотки Дефлектор 34 закріплено нарізаним з'єднанням на внутрішньому 35 та зовнішньому 36 кільцях, які застосовуються для підтримки лобової частини обмотки в електричній машині Для оптимального охолодження нормальних серег 5а використовується, послідовно, різниця тиску охолоджувального засобу радіально ззовні радіальне всередину в просторі, який займає лобова частина обмотки, причому допоміжний пристрій у вигляді дефлектора 34 спрямовує потік 13 охолоджувального засобу в радіальному напрямі охолоджувальними каналами 8 Завдяки різниці тиску в камері 32 всмоктування та просторі ЗО, який займає лобова частина обмотки, частина потоку охолоджувального газу, який подається вентилятором (позначено на фіг 4 стрілками 13) протікає охолоджувальним каналом 8, потім охолоджувальним каналом 10 у трубному з'єднанні 11, після чого охолоджувальним каналом 9 колового з'єднання 20 та виходить із нього ізолювальною трубою 31 в камеру 32 всмоктування вентилятора машини Принципово таку ж конструкцію, за винятком з'єднань з коловими з'єднаннями 20, мають нормальні серги 5а, зображені як приклад у поздовж ФІГ.1 Певна річ, можливий і зворотний потік, якщо при зміненні конфігурації охолоджувальний газ подається радіальне всередину і потім виходить охолоджувальними каналами 8 радіально назовні Виконання згідно з винаходом серег 5а, 5Ь з радіальними охолоджувальними каналами 8 на кінцях стрижнів у поєднанні з охолоджувальними каналами 9 для колових з'єднань 20 та розташованим поруч із торцями серег 5а, 5Ь дефлектором 34 створює оптимальний і до того ж відносно простий охолоджувальний пристрій для всіх електричних провідних елементів у зоні лобової частини обмотки машин із граничною потужністю 45403 10 D-D 21 Фіг 4 14 Фіг.З 45403 11 12 20 33 31 Фіг 5 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул СІМІХОХЛОВИХ 15 м Київ 04119 Україна (044)456-20- 90 ТОВ Міжнародний науковий комітет вул Артема 77 м Київ 04050 Україна (044)216-32-71 21