Закрытая обдуваемая электрическаямашина c испарительным охлаждением

Закрытая обдуваемая электрическаямашина c испарительным охлаждением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик iii 83063 4 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.07.79 (21) 2797927/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 02 К 9/20

Гвеуларствеиимй комитет (53) УДК 621.313. .713 (088.8) Опубликовано 15.05.81. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 25.05.81 по делам иэвбретеиий и открытий (72) Автор изобретения

A. Н. Кравченко

I

Могилевский машиностроительный институт (71) Заявитель (54) ЗАКРЫТАЯ ОБДУВАЕМАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

МАШИНА С ИСПАРИТЕЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системе охлаждения закрытых электромашин с обдуваемым корпусом.

Известны электрические машины с испарительным охлаждением, содержашие подшипниковый щит и ротор, включающий полый вал, тепловую трубу с концом, расположенным за подшипниковым щитом и радиатор-вентилятор, закрепленный на конце тепловой трубы (1).

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности, из известных электрических машин с испарительным охлаждением является электрическая машина, содержащая оребренный корпус, статор с обмоткой, ротор и сообщающиеся между собой полый вал и вентилятор-теплообменник с полостью, в которой установлен напорный узел, включающий желобообразные изогнутые в противоположные стороны элементы, закрепленные в коаксиальных цилиндрах, проходящих через полости вала и вентилятора и имеюших со стороны противоположной вентилятору отверстия. В полости вентилятора находится напорный элемент — насос, выполненный в виде радиально расположенных открытых трубок, отогнутых по периферии в противоположные стороны в тангенциальном направлении и удерживаемых от проворачивания с помощью постоянных магнитов, установленных на подшипниковом щите и трубках. В полости вала установлено два коаксиальных цилиндра, во внешнем из которых закреплена одна трубка, а во внутреннем — другая, причем цилиндры выполнены с отверстиями, размещенными со стороны, противоположной вентилятору. При работе электрической машины вал нагрева10 ется, жидкость, находящаяся в полости вала, вскипает и, превращаясь в пар, устремляется в зону конденсации — полость вентилятора-теплообменника. При конденсации пара тепло передается через стенки вентилятора охлаждающему воздуху. Сконцентрированная жидкость при вращении ротора центробежными силами отбрасывается в периферийную часть полости вентилятора-теплообменника, из которой поступает в тангенциально расположенные периферийные щ участки неподвижных труб и далее я полость вала (2) .

Недостатком данной системы охлаждения является затрудненный и недостаточный возврат конденсата насосом в полость вала в

830614

so некотором диапазоне средних частот врашения и отсутствие всякой циркуляции конденсата при низких частотах вращения ротора. При вращении ротора конденсат образует врашающееся кольцо с частотой вращения гораздо меньшей частоты вращения вентилятора из-за скольжения конденсата относительно поверхности, открытые трубки в полости вентилятора подвергаются динамическому напору вращающегося кольца конденсата. В диапазоне средних частот врашения ротора наблюдается такой момент, когда силы динамического напора соизмеримы с силами гидравлического сопротивления трубок и полостей возвратных каналов. Возврат конденсата в полость вала по трубкам, расположенным в верхней части полости вентилятора, происходит под влиянием сил тяжести конденсата и сил динамического напора против сил гидравлического сопротивления. По трубкам, находяшимся в нижней части полости вентилятора, циркуляции конденсата не будет, поскольку силы гидравлического сопротивления и тяжести конденсата больше сил динамического напора. При более низких частотах врашения ротора центробежные силы проявляются слабо и весь объем конденсата расположен в нижней части полости вентилятора теплообменника, а поскольку конденсат и трубки неподвижны относительно друг друга, то силы динамического напора равны нулю и в полость вала конденсат не поступает. Таким образом в этом устройстве система охлаждения неработоспособна при низких частотах вращения ротора и малоэффективна в диапазоне средних частот вращения.

Цель изобретения — повышение эффективности охлаждения закрытых обдуваемых электрических машин с испарительным охлаждением при любых частотах врашения ротора.

Указанная цель достигается тем, что элементы напорного узла выполнены в виде двух рядов спиральных лопаток, внутренний цилиндр выполнен укороченным, каждый ряд лопаток закреплен в одном из цилиндров, цилиндры в полости вентилятора снабжены коническими частями, обращенными расширениями в сторону полости вала, а лопатки сопряжены с цилиндрами по касательной.

При этом внутренняя поверхность полости вентилятора в периферийной части снабжена лопатками.

На фиг. 1 изображена закрытая обдуваемая электрическая машина с испарительным охлаждением, продольный разрез; на фиг. 2 — вентилятор-теплообменник, поперечный разрез.

Двигатель имеет оребренный корпус 1, пакет статора 2 с обмоткой 3, ротор 4 с полым валом 5. На конце вала установлен на подшипнике 6 вентилятор-теплообменник 7 с независимым приводом 8. В периферийной части полости вентилятора расположены

25 зо

4О

55 внутренние лопатки 9 для вращения охлаждения конденсата. Вентилятор-теплообменник состоит из двух частей: основного диска

10, размещенного на валу, и кожуха 11 с . вентиляторными лопатками 12. Обе части соединены между собой через уплотнительную прокладку 13. В полости вала неподвижно укреплены во втулках 14 с отверстиями для прохождения пара коаксиальные цилиндры 15 и 16 с внутренним укорочением, причем оба цилиндра конусообразно расширены в полости вентилятора в стороны зоны испарения и имеют со стороны противоположной вентилятору отверстия 17. Желобообразные спирально изогнутые возвратные лопатки 18 сопряжены с коаксиальными цилиндрами по касательной, а в месте соединения с цилиндрами имеются отверстия 19 для поступления конденсата. В каждом цилиндре укреплен один ряд лопаток. Для герметизации полости вентилятора установлены прокладки 20.

Система охлаждения электрической машины работает следующим образом.

При вращении ротора электрической машины вал нагревается, теплоноситель, находящийся в полом валу и распределенный по внутренней поверхности, вскипает и, превращаясь в пар, устремляется в зону конденсации — полость вентилятора-теплообменника. Пар, конденсируясь на стенках вентилятора, отдает через них тепло охлаждак>щему воздуху. Под действием центробежных сил конденсат сосредотачивается в периферийной части полости вентилятора, образуя кольцо, приводимое во вращение внутренними лопатками вентилятора. Вращающиеся желобообразные спирально изогнутые возвратные лопатки захватывают охлажденный конденсат и под действием больших сил динамического напора направляют в коаксиальный цилиндр и далее в зону кипения — на внутреннюю поверхность вала.

Для придания направленного ускорения конденсату коаксиальные цилиндры в зоне полости вентилятора расширены в сторону, противоположную вентилятору. При возникновении режима короткого замыкания, когда происходит аварийное заклинивание вала, и нагрев электрической машины резко усиливается — система охлаждения остается работоспособной. Независимое вращение вентилятора-теплообменника с достаточной частотой (например 3000 об/мин) создает сильные силы динамического напора, под действием которых конденсат по неподвижным спиралеобразным лопаткам подается в полость вала. В случае выхода из строя двигателя независимого привода вентилятора, т. е. когда вентилятор-теплообменник не вращается и весь конденсат сосредоточен в нижней части полости вентилятора, система охлаждения машины сохраняет свою работоспособность. Конденсат забирается возвратными лопатками за счет их спиралеобраз830614

Формула изобретения

<Риз. 1

12

put g

Составитель Л. Карцева

Техред А. Бойкас Корректор Г. Реше ник

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

РедакторЛ. Тюрина

Заказ 3458/60 ной формы и сопряжения по касательной с коаксиальным цилиндром и под действием сил тяжести конденсата при низкой частоте вращения ротора направляется в коаксиальный цилиндр и далее в полость вала, где нагревается и вскипает. Цикл теплопереноса 5 повторяется. Два ряда возвратных лопаток гарантируют работоспособность устройства охлаждения при любом направлении вращения вала.

В двигателе с такой конструкцией системы охлаждения обеспечивается интенсив!

О ная циркуляция теплоносителя при любой частоте вращения ротора в том числе при заторможенном роторе или вентиляторе-теплообменнике.

1. Закрытая обдуваемая электрическая машина с испарительным охлаждением, содержащая оребренный корпус, статор с обмоткой, ротор и сообщающиеся между собой полый вал и вентилятор-теплообмеенник с полостью, в которой установлен напорный узел, включающий желобообразные изог1 2 Ф нутые в противоположные стороны элементы, закрепленные в коаксиальных цилиндрах, проходящих через полости вала и вентилятора и имеющих со стороны противополож* ной вентилятору отверстия, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, элементы напорного .узла выполнены в виде двух рядов спиральных лопаток, внутренний цилиндр выполнен укороченным, каждый ряд лопаток закреплен в одном из цилиндров, цилиндры в полости вентилятора снабжены коническими частями, обращенными расширениями в сторону полости вала, а лопатки сопряжены с цилиндрами по касательной.

2. Закрытая обдуваемая электрическая машина с испарительным охлаждением, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность полости вентилятора в периферийной части снабжена лопатками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 618821, кл. Н 02 К 9/20, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР № 524279, кл. Н 02 К 9/20, 1976.

3 g 7