Способ охлаждения электрической машины

Способ охлаждения электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социвпистическик

Республик

«ii 881941 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеио09.01 . 80 (21) 2866897(24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет(51)М. Кл.

Н 02 К 9/20

1Ьвударетееииы11 кемитвт

СССР ао делам иэебретеиий и открытий

Опубликовано 15.11.81. Бюллетень № 42 (53) lLK 621.313.. 713 (088.8) Дата опубликования описания 17,11.81 (72) Авторы изобретения ркас B. C. KpacHos я, E. М

Г, А. Волков и Н. И. Беляков, (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к электротех" нике и может быть использовано для охлажцения активных частей электрических машин, применяемых на транспортных средствах.

Одним из основных требований, предъявляемых к электротехническим устройствам, предназначенным для работы на транспортных средствах, является минимум весо-габаритных показателей. Снижение весо-габаритных покаt0 зателей электротехнических устройств обеспечивается путем интенсификации процесса охлаждения нагретых частей электротехнических устройств и, в частности, электрических машин.

Известен способ охлаждения электрической машины гетерогенной средой дисперсно-пленочной структуры, полученной при разбрызгивании испаряю20 щейся жидкости вращающимся ротором, .ее испарении на нагретых поверхностях и отводе пара из объема машины.

Этот способ подразумевает следующую последовательность операций: подают жидкость в полость электрической машины, перемешивают жидкость вращающимся ротором, разбрызгивают жидкость на нагретые поверхности и охлаждают нагретые поверхности (путем испарения жидкости) fll .

Недостатками этого способа, снижающими интенсивность охлаждения, являются отложения продуктов накипи и эрозии на поверхности теплообмена, и следовательно, возрастание терми" ческого сопротивления; нанесение жидкости на поверхность теплообмена лишь со стороны вращающегося ротора, что приводит к существенньк местным перегревам поверхностей теплообмена; гидромеханическое взаимодействие ротора и жидкости, вызывающее потери на трение, которые при повышенной частоте вращения ротора становятся соизмеримыми с мощностью машины.

Известен способ охлаждения элект-: рической машины, заключающийся в том, 881941 что в полость машины вводят одновременно в различных направлениях струи жидкости и газа, перемешивают их, омывают смесью жидкости и газа нагре« ,тые части машины и удаляют смесь из полости машины P2g.

Однако данный способ не обеспечивает необходимой степени охлаждения. Цель изобретения — повышение ох-лалдени. 10

Эта цель достигается тем, что в известном способе охлаждения электрической машины, струю газа вводят в направлении, пересекающем струю жиДкости, с обеспечением продува зц ц- 15 кости

При этом струя газа, продуваемая через слой жидкости, стремится вытолкнуть находящийся над ней столб жидкости, который под действием сил гравитации получает встречное струе газа перемещение. Таким образом в полости электрической машины организуется непроточный по жидкости динамический газо-жидкостный слой, при .котором имеет место взаимопроникновение вихрей жидкой и газообразной фаз; существенно увеличивается поверхность тецлообмена между газом и омывающей нагретые части машины жидкостыб, а также выравнивается температурное поле газо-жидкостной смеси. Увеличение поверхности раздела между жидкой и газовой фазами способствует сни- жению термического сопротивления на путы теплового потока, и процесс теплообмена между нагретой жидкостью и холодньи газом интенсифицируется.

Вместе с тем за счет равномерности температурного поля газо-жидкостной 40 смеси в полости машины интенсифицируэтся процесс теплообмена через слой смеси между нагретьип (лобовые части обмотки ) и холодньии (корпус, подшипниковые щиты) частями электрической машины, Кроме того, за счет продува жидкости газом создаются условия более интенсивного испарения наг.ретой жидкости с поверхности раздела фаэ в продуваемый газ, таким образом, 50 процесс теплообмена нагретых частей электрической машины интенсифицируется sa счет нагрева и удаления из полости продуваемого газа,. полного омывания поверхностей нагретых частей 55 жидкостью, а также за счет испарения части жидкости и удаления паро-газовой смеси иэ полости машины, На чертеже приведен вариант исполнения предлагаемой электрической машины с газо-жидкостным охлаждением.

Электрическая машина содержит корпус 1, закрытый с торцов подшипниKoBbMH щитами 2, В корпус 1 запрессован шихтованный пакет железа статора 3, в пазах которого уложена обмотка 4. Статорная перегородка 5 помещена в расточку железа статора 3 и образует совместно с подшипниковьии щитами 2, корпусом 1 и пакетами статора 3 замкнутую полость 6, в которой размещены лобовые части обмотки 4 статора. В полости 6 помещены перегородка 7, образующая канал 8, соединенный одним концом с нижней частью полости 6, а другим — с верхней. Система подачи газа (не показана) соединена с полостью машины 6 при помощи патрубка 9, содержащего перфорированный конец 10. Патрубок 11 соединяет полость электрической машины с системой подачи жидкости.

Охлаждение статора электрической машины осуществляется следующим образом.

Через патрубок 11 в полость 6 подают жидкость, частично заполняющую полость 6, а через патрубок 9 подают газ. Выходящие из перфораций 10 струи газа продуваются через жидкость, и в полости 6 организуется непроточный по жидкости динамический пенный слой.

"При омывании нагретых поверхностей (поверхность обмотки 4, повер:.ность железа статора 3) динамическим пенным слоем на теплообменную поверхность наносят тонкую жидкостную пленку, которая, в результате контакта с нагретой поверхностью, нагревается, С поверхности пленки в динамический пенный слой отрывают и оттесняют нагретую жидкость, а иэ объема динамического, слоя к теплообменной поверхности подают охлажденную жидкость, .Охлаждение жидкости в объеме динамического слоя осуществляют струями и пузырями холодного газа, а также путем контакта жидкости с холодными поверхностями корпуса и под шийниковых щитов. Тепловой поток от

Ю нагретых поверхностей электрической машины передается жидкости, а от неепотоку газа, корпусу и подшипниковый щитам. В случае использования испаряющейся жидкости с поверхности нагретой пленки жидкости, контактирующей с на88194

Формула изобретения гретой поверхностью электрической машины, испаряется часть жидкости, паровую фазу отводят из полости машины и таким образом дополнительно охлаждают жидкость. Удаление нагре" того газа (паро-газовой смеси) осуществляют через отверстие 12, выполненное в корпусе 1. Для предотвращения уноса капель жидкости канал 8 в зоне выходного отверстия 12 выполнен расширяющимся. Отсепарированная жид" кость по каналу 0 возвращается в нижнюю часть полости 6.

Применение способа охлаждения электрической машины путем подачи в полость электрической машины жидкости и продува через слой жидкости струй газа при его реализации обеспе1 .Ф чивает по сравнению с существующими способами охлаждения электрических машин повышенную интенсивность охлаждения за счет снижения термических сопротивлений от поверхностей нагретых частей к газо-жидкостной смеси, от нагретой газо-жидкостной смеси к холодным частям электрической машины и от холодной жидкости в смеси к газу в смеси, Кроме того, непре рывное взаимопроникновение вихрей при продуве газа через слой жидкости ве30 дет к снижению диффузионного сопротивления — испарение жидкой фазы происходит при пониженных температурах

1 6 поверхности нагретых частей электрической машины более интенсивно, чем в существующих способах и при этом обеспечивается удовлетворительное об" новление пленки жидкости на поверхности нагретой части, что препятствует образованию несмоченных участков по-. верхности, сопровождающихся местными перегревами и способствует интенсифн" кации охлаждения нагретых частей.

Способ охлаждения электрической машины, заключающийся в том, что в полость машины вводят одновременно в различйых напралениях струи . жидкости и газа„перемешивают их,омывают смесью жидкости и газа нагретые части машины и удаляют смесь из полости машин,:отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности охлаждения, струю газа вводят в направлении, пересекающем струю жидкости, с обеспечением продува жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

У 559335, кл. Н 02 К 9/20, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 106721, кл. Н 02 К 9/20, 1954.

Составитель Л, Карцева

Редактор И. Хома Texpep N.Рейвес Корректор Г. Огар

Заказ 9993/83 Тираж 733 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i)3035 Иосква Б-35> Раущская наб.+ л,4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4