Защитный экран сверхпроводящей обмотки возбуждения ротора электрической машины

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (6! } Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 07.06.78 (2} ) 2625366/24-07 с присоединением заявки,%

Н 02 К 9/197

Н 01 L 39/00

Гесударстеевный кемнтет (23} Пркори гет ао делам нзабретеннй н етнрытнй

Ояубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (53 ) УЯК 6 1.313. .7 13(088.8) Дата опубликования описан ни 30,07. 80 (72) А вторы изобретения

А. В. Жуковский, А, И. Кузьмин и 1Q. H. Введенский (7}) Заявитель (54) ЗАШИТНЫЙ ЗКРАН СВЕРХИРОВОДЯШЕЙ СЬМОТКИ

ВОЗБУЖДЕь,иЯ РОТОРА ЗПЕК"F"РИЧ; СКОЙ !ч1АШИНЫ

Изобретение относится к электрсмаши:ностроению и может быть использовано в роторах электрических машин переменного тоха со сверхпроводяшей обмоткой возбуждения.

Для зашиты сверхпроводяшей Обмотки

5 возбуждения ротора от переменных составляющих магнитного поля, создаваемого током якоря, и от радиальных теплопритоков, проникающих через зазор между ротором и то статором, вокруг сверхпроводяшей обмотки возбуждения размещают электромагнитный и электротермический экраны различных конструкций.

Известна конструкция ротора электрической машины со сверхпровод яшей обмоткой возбуждения с эащигным экраном, имеющим либо Однослойную констпукцию, в zoторой труба экрана выполнена из электропроводного материала, либо многослойиуто .конструкцию, и которой тонкостенные трубы экрана иэ электропроводяшего материала чередуются с коаксиальными тонкостенными трубами из немагпитного материала, либо конструкцию эдвина, представляющую собой монолит демпЫреюй ОбмОтке нз немагнит ного материала, либо экран установлен на валу на подшили ках с воэможностью ngворота вокруг Обмотки возбуждения (1) .

Недостатком этих конструкций экрана явпяется высокая cT0 HM ocTk> и сложность изготовления„так как изготовление экрана требует применения поковок из высокопрочного и высокоэлектропроводного материала или создание тонкостенных труб т8чных размеров с обеспечением чередующихся посадок коакспально расположенных труб.

Изве:тен также защитный экран сверхпроводяшей обмотки возбуждения ротора электрической машин, содержащий трубчатый каркас из немагнптного материала и трубу из высокоэлектропроводного материала„расположенную внутри каркаса с плота ным сопряжением поверхностей и имеющую каналы охлаждения (2).

Недостатком указанной конструкции является сложность, а следовательно и выcoKv38 стоимость изготовления надежного

752632 высокопрочного экрана для машины большой мощности.

При коротком замыкании обмотки якоря на экран ротора действует большой переменный крутящий момент в четыре-десять раз, превышающий номинальный крутящий момент машины. Поэтому конструкция экрана должна предусматривать надежное соединение труб между собой, противостоящее усилиям скручивания слоев экрана И относительно друг друга, Изготовлениетруб экрана сварными иди из поковок требуют последующей обработки и обеспечения необходимых посадок, что затруднительно при относительно больших диаметрах и малых 15 толщинах crcHOK.

Цель изобретения — упрощение т ехнологии и повышение надежности защитного экрана

Поставленная цель достигается тем, 20 что труба из высокоэлектроцроводного материала выполнена в виде плотно сжатых витков цилиндрических пружин, в которых расположены армируищие элементы из немагнитного пружинящего, например, трубчатого материала, и канады охлаждения, а цилиндрическая поверхность каркаса, сопряженная .с поверхностью трубы, выполнена шероховатой.

При этом каналы. охлаждения расположе- З0 ны в армирутоших элементах.

Кроме того, боковые поверхности витКоВ пружины выполнены с развитыми поверхностями, например, в виде пазов и высту« пов, расположенных в пазах.

На фиг. 1 схематически изображена конструкция экрана, продоль»ое сечение; на фиг. 2 - нажимное устройство с аксиальной.пружиной; на фш.. 3 - вариант экра-. на с развитыми боковыми поверхностями 40 витков, продольное с.ечение; на фиг. 4экран с армирующими элементами, продольное сечение; на фиг. 5 - экран с охлаждающими каналами, продольное сечение, на фиг. 6 — экран с каналами армирующих элементах, продольное сечение.

Защитный экран сверхпроиодящей обмотки возбуждения ротора электрической машины содержит трубчатый каркас 1 из не.ма,гнит ного высо копрочного материала, 50 внутри которого помещается труба 2 из высокоэлектропроводного материала, и полненная в виде плотно сжатых витков цилиндрической пружины иэ полосы прямоугольно55 го сечении, которая армирована пружинящим немагнитным материалом 3, например, трубчатым и имеет каналы 4 для охлаждения защитного экрана. Наличие развитых поверхностей боковых сторон витков (не показаны), образующих трубу 2, способствует улучшению теплового и электрического контакта.

Для компенсации изменения длины электронроводяшей трубы 2, обусловленного захолаживанием и отогревом ротора, в конструкциях с охлаждением при помощи хладегента, проходящего в каналах 4 экрана, предусмотрено аксиальное нажимное устройство 5. Кроме того, дпя удержания трубы

2 в каркасе 1, в частности при взаимодействии вихревых токов с магнитным полем от воздействия сил, стремяшихся провернуть и разрушить указаннуютрубу 2, поверхность каркаса, соприкасающаяся с поверхностью трубы 2, имеет шероховатость.

При работе электрической машины, в обмотке статора (не показан) возникают переменные магнитные поля, которые нарушают сверхпроводимость в обмотке возбужденияя.

Б предлагаемой конструкции, при нагрузке, возникающие в трубе 2 защитного электротермического экрана вихревые токи экранируют переменные поля, препятствуя им достичь сверхлроводящую обмотку.

Одновременно, охлаждаемый хпадагентом, циркулирующим по винтовым каналам 4, электротермический экран зашшиает сверхпроводяшую обмотку возбуждения ротора электрической машины от радиальных теплопритоков (не показаны), возникающих. при рабже электрической машины и идущих от обмотки статора через зазор к ро- тору, При коротком замыкании обмотки якоря на экран ротора действует большой крутящий момент, в четыре-десять раз превышающий номинальный крутящий момент машиныр стремящийся разрушить трубу 2 из высокоэлектропроводного материала и повернуть ее относительно каркаса 1, поэтому цилиндрическая поверхность каркаса 1, соприка« сующаяся с трубой 2 выполнена шероховатой, для лучшего сцепления между каркасом

1 и трубой 2, выполненной в виде цилин-дрической плотно сжатой в осевом направлении, пружины (трубы 2),,диаметр котс рой при сжатии увеличивается, чем с беспечивается необходимая посадка и надежное сцепление с каркасом 1. Кроме того, продольное армирование полос прямоугольного сечения немагнитным пружинящим материалом также способствует упрочнению соединения между трубой каркаса 1 и высокоэлектропроводной трубой 2. Развитые боковые поверхности витков трубы 2 при

752632 плотном сжатии обеспечивают улучшение электрического и теплового контакта между витками в аксиальном направлении, что способствует лучшему экранированию электромагнитных и тепловых потоков, а также 5 увеличивает механическую прочность трубы 2 из высокоэлектропроводного материала, Выполнение занятного экрана для сверхпроводящей обмотки возбуждения ротора электрической машины в виде трубы иа- >0 ружного каркаса и закрепленной на внутреннем его диаметре трубы из высоксэлектропроводного материала, в виде сжатой цилиндрической пружины,. значительно упрощает технологию изготовления экрана за счет того, что данная труба выполнена из армированных llo1Ioc прямоугольного сВ» чения, а необходимая посадка трубы в каркасе с шероховатойцилиндрической поверхностью осуществляется сжатием пружины, 20 так как диаметр пружины при сжатии увеличивается, что не требует то той обрабОтки посадочных цилиндрических поверх ностей и обеспечивает надежное про иое соединение каркаса с трубой из высокоэлектропроводного мат ериала.

Армированием полосы витков трубы трубчатым немагнитным пружинящим материалом обеспечивает прочность трубы из высокоэлектропроводного материала и ЗЭ осуцествляется охлаждение экрана хлцдагентом, пиркулируюшим по винтовым трубчатым каналам.

Предлагаемая конструкция экрана может быть использована и для двойнОго 3 экрана сверхпроводящей обмотки возбуждения, т. е. как для наружного электромагнитного, так и для внутреннего элекгротермического.

Формула и зобр ет ения

3. «Ъ1щитны«й экран сверхпроводящей обмотки возбуждения ротора электрической машины, содержащий трубчатый каркас из немагнитного материала и трубу из высокс электропроводного материала, располо» женную внутри каркаса с плотным сопряжением поверхностей и имеющую каналы ох- лаждения, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии нповышения надежности, труба из высокоэлектропроводного материала выполнена в виде плотно сжатых витков Нилинлрических пружин, в которых расположены армирующие элементы из немагннтного пружинящего, например, трубчатого материала, и каналы

Охлаждения Q ц«пшндрическая поверхность каркаса„сопряженная с поверхностью трубы, выполнена шероховатой

2. Защитный экран по п, 3.„о т л ич а K шийся тем, что каналы охлаждения расположены в армирующих элементах.

3, Защитный экранпо пп. 1 и2, о т- л и ч a o ц н и с я тем, что боковые пОверхности витков пружины выполнены с развитым:r поверхностями, например, в виде пазов и выступов, расположенных в па зах

Цсточники и«чформации, принятыс во вип.ание при экспертизе

1. Патент СВАЯЛ № 3956648, кл.

g j q» с; gg "g

2. Авторское свидетельство СССР по -заявке „«цо 1 Я 7 2p+Q кл Я Q2 (8/197, 1073.

752632

Составщ ель Л КЩшева и редаепор E Пораженно. Теареп М. Леаинаая Корреитор ааепаЗаказ 4759/15 Тираж 783 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и-открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская иаб., д. 4/5 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1Ыароши