Ротор турбогенератора с газовым охлаждением

Использование: электромашиностроение. Сущность полезной модели. Ротор турбогенератора с газовым охлаждением содержит вал (1), бандажные кольца (3), катушки (2) обмотки возбуждения, разделенные в лобовых частях изоляционными распорками (4) с радиальными вентиляционными каналами (5). Вентиляционные каналы (5) соединяют полость (7), между внутренней поверхностью бандажного кольца (3) и наружной поверхностью катушек (2) обмотки возбуждения, и полость (8), между внутренней поверхностью катушек (2) обмотки возбуждения и валом (1) ротора. Полость (8) образует раздаточный канал, поперечное сечение которого уменьшается в направлении от центрирующего кольца (9) к торцу бочки ротора (14). Повышается эксплуатационная надежность генератора. 1 ил.

Полезная модель относится к области электромашиностроения и предназначена для использования в крупных электрических машинах с газовым охлаждением, например, в турбогенераторах.

Известен ротор синхронной неявнополюсной электрической машины (см. Авт. свид. СССР №1753546, Н02К 3/51, 1992), содержащий бандажные кольца, обмотку возбуждения, выполненную из катушек, разделенных в лобовых частях изоляционными распорками с образованием радиальных вентиляционных каналов, соединяющих полости между внутренней поверхностью катушек и валом ротора со сборными каналами между наружной конической поверхностью катушек и внутренней конической поверхностью бандажных колец. Конусность наружной поверхности катушек и внутренней поверхности бандажных колец выполнена различной.

Недостатком этого устройства является зауженное кольцевое пространство между внутренней поверхностью центрирующего кольца с катушками обмотки возбуждения и валом в месте входа под лобовую часть обмотки газа, охлаждающего катушки. При приближении к торцу бочки ротора пространство между внутренней поверхностью катушек и валом увеличивается при общем уменьшении расхода газа. В связи с этим в зауженной зоне входа газа под лобовую часть обмотки появляется динамическая составляющая потока газа, приводящая к неравномерному распределению расхода газа по радиальным каналам. Зауженное входное пространство под лобовыми частями обмотки ротора также ограничивает общий расход охлаждающего катушки газа, поступающего под лобовую часть и в подпазовые каналы, что может явиться препятствием для дальнейшего увеличения мощности турбогенератора в тех же габаритах.

Задачей настоящей полезной модели является устранение указанного недостатка.

Технический результат достигается тем, что в роторе турбогенератора с газовым охлаждением, содержащем вал, бандажные кольца, обмотку возбуждения, состоящую из катушек, разделенных в лобовых частях изоляционными распорками с радиальными вентиляционными каналами, соединяющими полости с различной конусностью, между внутренней конической поверхностью катушек и валом ротора, и полость между наружной конической поверхностью катушек и внутренней конической поверхностью бандажных колец, полость между внутренней поверхностью катушек и валом образует раздаточный канал, поперечное сечение которого постепенно уменьшается в направлении от центрирующего кольца к торцу бочки ротора.

На фигуре изображен продольный разрез ротора турбогенератора в зоне лобовых частей обмотки.

Ротор турбогенератора содержит вал 1, катушки 2 обмотки возбуждения. Бандажное кольцо 3 охватывает лобовые части катушек 2 обмотки возбуждения, которые разделены между собой изоляционными распорками 4 с выполненными в них радиальными вентиляционными каналами 5. Лобовые части катушек 2 обмотки возбуждения имеют форму усеченного конуса 6. Между внутренней поверхностью бандажного кольца 3 и наружной поверхностью катушек 2 обмотки возбуждения образована полость со сборными каналами 7, а между внутренней поверхностью катушек 2 обмотки возбуждения и валом 1- полость 8, образующая раздаточный канал и соединенная радиальными вентиляционными каналами 5 с полостью 7.

Лобовые части катушек обмотки 2 отогнуты к оси вращения ротора таким образом, что поперечное сечение полости со сборными каналами 7 увеличивается в направлении движения газа в ней по мере увеличения поступления газа из радиальных вентиляционных каналов 5. К торцу лобовой части обмотки 2 прилегает центрирующее кольцо 9 с выходными отверстиями 10 увеличенного сечения. В полости 8 наружная поверхность вала 11 расположена

под углом к оси вращения таким образом, что между внутренней поверхностью катушек и валом поперечное сечение полости 8 уменьшается в направлении движения газа в ней по мере поступления его из полости 8 в радиальные вентиляционные каналы 5 между катушками. При этом в зоне входа газа в полость 8, между внутренней поверхностью центрирующего кольца 9 и наружной конической поверхностью вала, образовано кольцевое пространство 12 увеличенного сечения.

В месте минимального поперечного сечения 13 у торца бочки ротора 14 вала 1 в пазах обмотки ротора выполнены подпазовые каналы 15, а в пазовой части 16 катушек обмотки 2 -радиальные вентиляционные каналы 17 и 18 в катушках 2 обмотки ротора и клиньях 19 ротора.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При вращении ротора охлаждающий поток газа через увеличенное входное пространство 12 направляется в полость 8 и далее в радиальные вентиляционные каналы 5, а оттуда в сборные каналы полости 7. Благодаря постепенно уменьшающемуся поперечному сечению полости 8 от места входа охлаждающего газа в увеличенное входное пространство 12 до торца бочки ротора 14 с минимальным поперечным сечением 13, основная часть потока газа поступает к катушкам 2 обмотки возбуждения равномерно через радиальные вентиляционные каналы 5 и далее через постепенно увеличивающееся поперечное сечение полости 7 выбрасывается из выходных отверстий 10 центрирующего кольца 9 наружу в воздушный зазор генератора. Оставшаяся часть потока газа, пройдя полость 8 до торца бочки ротора 14 поступает в подпазовые каналы 15 через минимальное поперечное сечение 13, а оттуда через радиальные вентиляционные отверстия 17 и 18 в катушках и клиньях выбрасывается в воздушный зазор турбогенератора.

Увеличение поперечного сечения входного пространства между внутренней поверхностью центрирующего кольца и наружной поверхностью вала позволяет увеличить общий расход газа, поступающего на охлаждение катушек обмотки возбуждения, а выполнение раздаточного канала полости

между внутренней поверхности катушек и валом, постепенно сужающимся в направлении от центрирующего кольца к бочке ротора, позволяет распределить равномерно потоки охлаждающего газа по катушкам через радиальные вентиляционные каналы.

Благодаря этому, повышается эффективность охлаждения катушек обмотки возбуждения, что повышает эксплуатационную надежность турбогенератора и позволяет увеличить его мощность в тех же габаритах.

Ротор турбогенератора с газовым охлаждением, содержащий вал, бандажные кольца, обмотку возбуждения, состоящую из катушек, разделенных в лобовых частях изоляционными распорками с радиальными вентиляционными каналами, соединяющими полости с различной конусностью между внутренней конической поверхностью катушек и валом ротора и полость между наружной конической поверхностью катушек и внутренней конической поверхностью бандажных колец, отличающийся тем, что полость между внутренней поверхностью катушек и валом образует раздаточный канал, поперечное сечение которого постепенно уменьшается в направлении от центрирующего кольца к торцу бочки ротора.