Электрическая машина

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель - повышение КПД и расширение эксплуатационных возможностей электрической машины. На валу ротора электрической машины с герметичным корпусом 1 установлен насос 7 для вакуумирЬвания ее внутренней полости. Имеются емкости для накопления хладагента, используемого при непосредственном охлаждении статора. Трубопроводы, подключенные к распределительному коллектору 11 с возможностью их переключения и каналам непосредственного охлаждения статора, имеют разную теплоизоляцию и проложены по меньшей мере через одну емкость для накопления хладагента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. сл С 00 GO 00 О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4731682/07 (22) 25.08.89 (46) О7.03.92. 6юл; М 9 (71) Ленинградское производственное электромааиностроительное обьединение.

"Электросила" им.С.М.Кирова (72) В.Е.Игнатов. И.В.Якимец, Г.M.Õóòîðåö. кий, В.Д.Варшавский и И.Ф.Филиппов (53) 621,.313.713(088.8) (56) Курилович .Л.В., Хуторецкий Г.М., филиппов И.Ф. и др. Проблемы создания криотурбогенератора мощностью до 300 Мат.

В кн. Сверхпроводимость в,технике. Труды второй всесоюзной конференции по техни= ческому использованию сверхпроводимости. — Л.: 26-28 сентября 1983 г„т. 1, с. 27-29, Авторское свидетельство СССР

М 267736, кл. Н 02 К 9/20, опублик.

02.04.1970. (я)5 Н 02 К 9/ОО, 9/197 (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА (67) Изобретение относится к электротехнике. Цель — повышение КПД и расширение эксплуатационных вьзможностей электрической машины. На валу ротора электрической машины с герметичным корпусом 1 установлен насос 7 для вакуумирования ее внутренней полости. Имеются емкости для накопления хладагента, используемого при непосредственноМ охлаждении статора.

Трубопроводы, подключенные к распределительному коллектору 11 с возможностью их переключения и каналам непосредственного охлаждения статора, имеют разную теплоизоляцию и проложены по меньшей мере через одну емкость для накопления хладагента. I з;и. ф-лы; 1 ил.

1718339

10

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разра.ботке и проектировании крупных электрических машин, например, синхронных электрических машин с обмотками, работающими при температуре ниже температуры окружающей среды.

В качестве. проводникового материала обмоток электрической машины могут быть использованы сверхпроводники или криорезистивные материалы, а в качестве материала для экранирующих элементов и деталей — высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП), Цель изобретения — повышение КПД и расширение эксплуатационных возможностей машины.

На чертеже показана принципиальная конструктивная схема предлагаемой электрической машины.

Внутрь герметичного корпуса 1 электрической машины с установленным на валу ротора 2 турбокомпрессором 3 и встроенным в корпус 1 отделителем жидкдсти 4 установлены дополнительные емкости-накопители хладагента центральная 5 и боковые 6. На валу ротора 2 установлен насос 7, вакуумирующий внутреннюю полость герметичного корпуса 1. В контуре непосредственного охлаждения обмотки статора 8 подвод хладагентэ к стержням обмотки статора 8 осуществлен по двум параллельным системам 9 и 10 трубопроводов с возможностью переключения, например, в распределительном коллекторе 11 потоков хладагента, причем одна иэ параллельных систем 9 имеет хороший тепловой контакт с хладагентом внутри дополнительной цент. ральной емкости-накопителе 5, а система 10 теплоизолирована от него и проходит через боковые дополнительные емкости-накопители 6 хлэдагента. Сердечник статора 12 может быть теплоизолирован от дополнительной емкости-накопителя, может использоваться и как аккумулятор холода нэ требуемом уровне температур при размещении внутри дополнительной емкости-накопителе 5. Сердечник статора 12 отделен диэлектрической обечайкой 13 от обмотки статс ра 8 и зубцового слоя. На статоре могут быть установлены зкранирующие элементы. защищающие конструктивные элементы электрической машины от потоков рассеяния в торцовой зоне, Работа предлагаемой электрической машины может происходить при изменениях температуры хладагентэ, ци ркул ирующеro по каналам активных частей машины в широком диапазоне температуры 300-77

К; В случае применения обычного проводникового материала (Cu, Al) при нижнем уровне температур (77К) выбранного диапазона сопротивление проводникового материала (pigs/ pn) снижается, например, для алюминия (2,76/0,21) в 13 раз, а для меди (1,69/0,18) в 9,3 раза. Следовательно, при нижнем уровне температур ток через обмотку может быть увеличен в 3 раза при неизменной допустимой величине потерь.

Это дает возможность приблизительно втрое увеличить полную мощность машины в основном за счет ее реактивной составляющей.

Однако длительная работа в режиме нижнего уровня температур оказывается невыгодной из-за значительных затрат энергии ка работу холодильной- машины.

Минимальная работа переноса тепла (по циклу Карно) с температурного уровня комнатных температур на уровень температур жидкого азота (1 /0) = Т> - Тг/Tz = 2,9, а реальные затраты, например, в азотных ожи>кителях существенно выше 10. Холодильную машину целесообразно включать в период сброса нагрузок электрической машины и уменьшения потребления электрической энергии в энергосистеме. Если предлагаемая электрическая машина работает в качестве электрического генератора, приводимого в действие на тепловой электрической станции через топку, котел, турбину, то появление в этой системе избыточной (сбросной) мощности может сделать экономичной работу холодильной машины в период избытка активной мощности на валу электрической машины с накопителя хладагента в дополнительных екостях-накопителях 5 и 6 хладагента. Если предлагаемая электрическая машина работает в качестве электродвигателя, то холодильная машина на валу электродвигателя также может включаться в период сброса нагрузок, приводящего к опасному повышению напряжения.

В период увеличения нагрузки, при снижении напряжения в энергосистеме в распределительном коллекторе 11 электрической машины осуществляется переключеwe потоков хладагента, циркулирующего по каналам, выполненным в активных частях машины. Хладагент переходит из системы

10 каналов в параллельную систему 9 каналов, имеющую хороший тепловой контакт с хлэдагентом внутри центральной дополнительной емкости-накопителе 5 хладагента и начинает охлаждаться, используя накопительную внутри емкости-накопителя 5 хладагента энергию, Сопротивление обмотки1718339

Составитель Л. Карцева

Техред M.Moðãåíòàë Корректор О. Кундрик

Редактор О. Головач

Заказ 888 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-,35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 уменьшается, что дает возможность увеличить ток обмотки и ьспользовать предлагаемую электрическую машину в качестве компенсатора реактивной мощности. Для этого необходимо увеличить ток возбуждения ротора.

При этом уровень потерь электрической энергии в обмотке статора может быть сох ранен в и ределах допустимых величин.

Длительность работы электрической машины в режиме увеличенной полной мощности, в основном за. счет увеличения ее реактивной составляющей, определяется величиной накопленной энергии холода в емкостях-накопителях 5 и 6 хладагента.

Установка на валу ротора дополнительного насоса 7, вакуумирующего внутреннюю полость герметичного корпуса 1 электрической машины, позволяет существенно уменьшить механические потери, seличина которых может доходить до 10 от общего объема потерь энергии электрической машины. Одновременно с этим вакуумирование герметичного корпуса обеспечивает тепловую изоляцию емкостей-накопителей, а также ротора, работающего при низких температурах.

Технико-экономическая эффективность предлагаемой электрической машины заключается в возможности повышения КПД за счет эффективного охлаждения и в обеспечении допустимого теплового режима при повышенных нагрузках, Формула изобретения

5 1. Электрическая машина, содержащая герметичный корпус, ферромагнитный сердечник с обмоткой с непосредственным их охлаждением ниже температуры окружающей среды, установленный на валу турбо10 компрессор и встроенный в герметичный корпус отделитель жидкости, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения КПД и расширения эксплуатационных возможностей она снабжена центральной и боко15 выми емкостями для накопления хладагента, насосом для вакуумирования внутренней полости герметичного корпуса, установленным на валу ротора, распределительным коллектором и под20 ключенными к нему с возможностью их переключения и к каналам непосредственного охлаждения статора и его обмотки. проложенным по меньшей мере через одну емкость. трубопроводами, которые имеют

25 разную теплоизоляцию.

2. Электрическая машина по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что по меньшей мере в одной емкости расположен выходной канал потока хладагента непосредственного ох30 лаждения обмотки ротора.