PL169890B1 - Wirnik maszyny elektrycznej z doprowadzeniem pradu wzbudzenia PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Wirnik maszyny elektrycznej z doprowadzeniem pradu wzbudzenia, zwlaszcza turbogeneratora, z uzwo- jeniem wzbudzenia umieszczonym w zlobkach na zew- netrznym obwodzie beczki wirnika, z doprowadzeniem pradu wzbudzenia dla polaczenia przewodu wzbudzenia przebiegajacego centralnie w wirniku, w osiowym otwo- rze walu, z przewodami uzwojenia wzbudzenia w czolo- wej czesci uzwojenia wirnika, z forsownie chlodzonym trzpieniem doprowadzajacym wzbudzenie, który jest umieszczony w pierwszym promieniowym otworze walu 1 na swym wewnetrznym koncu jest polaczony elektry- cznie 1 mechanicznie ze wspominanym przewodem wzbudzenia, a na swym zewnetrznym koncu, na zewnatrz walu wirnika - za pomoca przewodu laczacego z przewo- dami czolowej czesci uzwojenia wirnika, i który to wirnik ma kolpak wirnika do podparcia czolowej czesci uzwoje- nia wirnika, przy czym przestrzen czolowej czesci uzwo- jen wirnika, ponizej kolpaka wirnika, jest podzielona za pomoca, zasadniczo osiowo przebiegajacych scian dzia- lowych, na komory gazu zimnego i goracego, poprzez które przeplywa gaz chlodzacy, znamienny tym, ze pier- wsze otwory (14) walu do osadzania trzpieni (13) dopro- wadzajacych wzbudzenie maja ujscie w komorach (H) gazu goracego, zas centralny otwór (9) walu ma za pos- rednictwem, zasadniczo promieniowo przebiegajacego, drugiego otworu (20) walu polaczenie z komorami (K) gazu zimnego, przy czym jest utworzone polaczenie dla przeplywu gazu chlodzacego z komór (K) gazu zimnego przez pierwszy promieniowy otwór (4) walu, osiowy otwór (9) walu 1 przez drugie promieniowe otwory (20) walu. FIG 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wirnik maszyny elektrycznej z doprowadzeniem prądu wzbudzenia, zwłaszcza maszyny elektrycznej chłodzonej gazem na przykład turbogeneratora, z uzwojeniem wzbudzenia umieszczonym w żłobkach wzdłużnych na zewnętrznym obwodzie beczki wirnika, przy czym doprowadzenie prądu wzbudzenia służący dla połączenia przewodu wzbudzenia przebiegającego centralnie w wirniku, w osiowym otworze wału, z przewodami uzwojenia wzbudzenia w czołowej części uzwojenia wirnika, z forsownie chłodzonym sworzniem doprowadzenia wzbudzenia, który jest umieszczony w pierwszym promieniowym otworze wału i na swym wewnętrznym końcu jest połączony elektrycznie i mechanicznie ze wspomnianym przewodem wzbudzenia, a na swym zewnętrznym końcu, na zewnątrz wału wirnika, za pośrednictwem przewodu łączącego z przewodami czołowej części uzwojenia wirnika, i który to wirnik ma kołpak wirnika do podparcia czołowej części uzwojeń wirnika, przy czym przestrzeń czołowej części uzwojeń wirnika, poniżej kołpaka wirnika jest podzielona za pomocą, zasadniczo osiowo przebiegających ścian działowych, na komory gazu zimnego i gorącego, poprzez które przepływa gaz chłodzący dostarczany przez wentylator.

Wynalazek powołuje się na stan techniki, zawarty na przykład w opisie patentowym Szwajcarii nr CH-PS 58(5966.

169 890

W turbogeneratorach prowadzenie przewodów wzbudzania na wirniku do uzwojenia wirnika odbywa się ogólnie w centralnym otworze wału. Przewody w otworze wału są przeważnie masywne, izolowane wokół. Od tych centralnie prowadzonych masywnych przewodów, połączenie z uzwojeniem wirnika odbywa się za pomocą trzpieni doprowadzających prąd, wkręconych promieniowo w te masywne przewody. Trzpień taki jest na przykład przedmiotem wymienionego wyżej opisu patentowego. Obok trzpieni z miedzi, lub ze stopów miedzi, w nowych konstrukcjach są używane trzpienie ze stali o wysokiej wytrzymałości, które muszą być wtedy forsownie chłodzone.

Trzpień znajduje się w odcinku wału, który na skutek przegięcia wału spowodowanego ciężarem własnym wirnika i siłami niewyważenia jest skrajnie wysoko obciążony. Otwór (promieniowy) w tym odcinku wału osłabia wał wirnika. W najbardziej niekorzystnym wypadku mogą w obszarze otworu dla trzpienia powstać pęknięcia, które mogą stać się przyczyną awarii.

Celem wynalazku jest takie ukształtowanie doprowadzenia prądu wzbudzenia między przewodami masywnymi w centralnym otworze wału i właściwym przyłączem uzwojeń na czołowej części uzwojeń wirnika, aby ani wał, ani elektryczne połączenia nie były narażone mechanicznie i aby było możliwe skuteczne chłodzenie.

Cel ten został osiągnięty według wynalazku w ten sposób, że wspomniane pierwsze otwory wału dla umieszczenia trzpieni prowadzących prąd wzbudzenia mają po jednym ujściu w komorze gazu ciepłego, i że centralny otwór wału jest za pomocą, zasadniczo promieniowo przebiegających, drugich otworów wału, połączony z komorami gazu zimnego, tak że gaz chłodzący płynie od komór gazu zimnego przez pierwsze promieniowe otwory wału, osiowy otwór wału i przez drugie otwory promieniowe wału.

Korzystne jest przy tym, aby pierwsze otwory promieniowe wału były względem drugich otworów promieniowych wału, przestawione w kierunku obwodowym, a drugie promieniowe otwory wału korzystnie jest umieścić w obszarze miejsca przejścia wału i beczki wirnika, a ich ujścia w obszarze środka wirnika. W tym obszarze mogą być te otwory umieszczone bez zagrożenia dla wirnika. Szczególnie korzystne jest, jeżeli drugie promieniowe otwory wału wychodzą z (istniejących) żłobków uzwojeń w pobliżu środka bieguna. W tym celu zakończenia odpowiednich żłobków, mają w kierunku osi wirnika swego rodzaju rozszerzenia podstawy żłobka.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony przekrój wzdłużny w obszarze trzpienia doprowadzającego wzbudzenie, przez czołową część uzwojenia wirnika turbogeneratora; fig. 2 - fragment widoku czołowej części uzwojenia według fig. 1; fig. 3 - widok nieuzwojonego wirnika od strony nienapędzanej; fig. 4 - uproszczony przekrój wzdłużny w obszarze drugiego promieniowego otworu wału turbogeneratora według fig. 1 lub 3.

Na przekroju wzdłużnym czołowej części uzwojenia NS wirnika turbogeneratora według fig. 1, pokazano beczkę 1 wirnika, i wał 2 wirnika. W czołowej części 3 uzwojenia wirnika są w znany sposób, wykonane jako przewody drążone, przewody 4 uzwojenia wirnika połączone wzajemnie ze sobą. Kołpak wirnika, złożony z pierścienia 5 kołpaka i płyty 6 kołpaka, służy do wsparcia czołowej części 3 uzwojenia wirnika.

Doprowadzenie prądu wzbudzenia do uzwojenia wzbudzenia następuje poprzez przewody masywne 7, 8, które są przewidziane w przebiegającym osiowo, centralnym otworze wału 9. Przewody masywne 7, 8 są wzajemnie izolowane elektryczne za pomocą przekładek izolacyjnych 10. Rurka izolacyjna 11 służy do izolacji przewodów masywnych 7, 8 względem wału wirnika.

Na końcu skierowanym ku czołowej części uzwojenia są obydwa przewody masywne 7, 8 zaopatrzone w otwór promieniowy i w każdym z nich jest osadzona wkładka gwintowana 12. We wkładki gwintowane 12 są wkręcone po jednym trzpieniu 13 doprowadzającym wzbudzenie, które są umieszczone odpowiednio w każdym otworze wału 14 przebiegającym promieniowo. Zewnętrzna średnica trzpienia jest mniejsza niż prześwit pierwszego promieniowego otworu 14 wału, tak że powstaje szczelina chłodząca, przez którą może być prowadzony gaz chłodzący. Zamiast szczeliny chłodzącej 15 może być również trzpień 13 wykonany jest częściowo wydrążony. Promieniowo zewnętrzny koniec trzpienia 13 doprowadzającego wzbudzenie może być zaopatrzony w gwint 16, na którym jest zamocowany przewód łączący 17 do połączenia elektrycznego, trzpienia 13 doprowadzającego wzbudzenie, z przewodami 4 uzwojenia wirnika w czołowej części 3 uzwojenia.

169 890

Jak wynika z fig. 2 przestrzeń uzwojenia wirnika pod pierścieniem 5 kołpaka jest za pomocą osiowo przebiegających ścian działowych 18, podzielona na kilka komór H gazu gorącego (tylko jedna z nich jest widoczna na fig. 2) i komór K gazu zimnego. Sięgają one, z pozostawieniem małej szczeliny 19, aż do wału 2. Osiowo są te komory ograniczone płytą 6 kołpaka względnie beczką 1 wirnika.

Z (nie narysowanego) wentylatora maszyny płynie zimny gaz do komór K gazu zimnego, wchodzi w boczne otwory uzwojeń z drążonych przewodów 4, przepływa je i opuszcza je (w maszynach obustronnie chłodzonych na przeciwległej stronie wirnika) do komór H gazu gorącego i dalej do szczeliny powietrznej maszyny. Gaz chłodzący płynie również z komór K gazu zimnego do bocznych otworów w wydrążonych prętach uzwojeniowych, które są umieszczone w żłobkach wirnika, narysowanych na fig. 3, przepływa je i opuszcza je do szczeliny powietrznej maszyny w środku wirnika.

Zgodnie z wynalazkiem, część gazu chłodzącego jest teraz odgałęziona do chłodzenia trzpienia 13 doprowadzającego wzbudzenie. Do tego celu, zgodnie z fig. 4, w beczce 1 wirnika jest przewidziany drugi promieniowy otwór 20 wału, który wychodzi z jednego żłobka 21 wirnika, który sąsiaduje z komorą H gazu gorącego i tym samym ze środkiem bieguna 22, a kończy się w osiowym otworze 9 wału, a mianowicie w przestrzeni 23 między dnem osiowego otworu 9 wału i przewodami masywnymi 7,8. Żłobek 21 wirnika jest na końcu beczki zaopatrzony w swego rodzaju rozszerzenie podstawy żłobka. Przestrzeń 23 poprzez kanały 24 łączy się ze szczeliną chłodzącą 15, na przykład przez odpowiednie wybrania na końcach przewodów masywnych 7 i 8, lub przez krótkie szczeliny w rurce izolacyjnej 11. Dla uzupełnienia, na fig. 4 jest wrysowane zamknięcie żłobka 25 dla uzwojenia wirnika i przesłona szczeliny powietrznej 26. Zapobiega ona temu, aby w znany sposób, gaz chłodzący dostarczany przez wentylator maszyny nie popłynął bezpośrednio do szczeliny powietrznej maszyny.

W komorach gazu zimnego jest do dyspozycji świeży gaz chłodzący, mniej więcej pod ciśnieniem wentylatora. Promieniowe położenie wejścia gazu do drugiego promieniowego otworu 20 wału i wyjścia gazu z pierwszego promieniowego otworu 14 wału, wskutek występowania sił odśrodkowych, działa dodatkowo korzystnie na dostarczenie środka chłodzącego.

Jeżeli przestawi się dodatkowo, jak to ukazano na fig. 3, drugie promieniowe otwory 20 wału w kierunku obwodowym, przeciw (oznaczonemu strzałkami D) kierunkowi obrotów wirnika, tak że patrząc w kierunku obrotu będą one leżały na końcu komory K gazu zimnego, to ciśnienie spiętrzenia będzie działało dodatkowo korzystnie na dostarczenie środka chłodzącego.,

Opisane powyżej zabiegi w celu forsownego chłodzenia trzpieni doprowadzających wzbudzenie, zostały podane na przykładzie czterobiegunowego turbogeneratora. Mogą one być również, bez wychodzenia poza ramy tego wynalazku, przeprowadzone dla maszyny dwubiegunowej.

FIG.4

FIG.3

24 14 13 15 12 12

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wirnik maszyny elektrycznej z doprowadzeniem prądu wzbudzenia, zwłaszcza turbogeneratora, z uzwojeniem wzbudzenia umieszczonym w żłobkach na zewnętrznym obwodzie beczki wirnika, z doprowadzeniem prądu wzbudzenia dla połączenia przewodu wzbudzenia przebiegającego centralnie w wirniku, w osiowym otworze wału, z przewodami uzwojenia wzbudzenia w czołowej części uzwojenia wirnika, z forsownie chłodzonym trzpieniem doprowadzającym wzbudzenie, który jest umieszczony w pierwszym promieniowym otworze wału i na swym wewnętrznym końcu jest połączony elektrycznie i mechanicznie ze wspominanym przewodem wzbudzenia, a na swym zewnętrznym końcu, na zewnątrz wału wirnika - za pomocą przewodu łączącego z przewodami czołowej części uzwojenia wirnika, i który to wirnik ma kołpak wirnika do podparcia czołowej części uzwojenia wirnika, przy czym przestrzeń czołowej części uzwojeń wirnika, poniżej kołpaka wirnika, jest podzielona za pomocą, zasadniczo osiowo przebiegających ścian działowych, na komory gazu zimnego i gorącego, poprzez które przepływa gaz chłodzący, znamienny tym, że pierwsze otwory (14) wału do osadzania trzpieni (13) doprowadzających wzbudzenie mają ujście w komorach (H) gazu gorącego, zaś centralny otwór (9) wału ma za pośrednictwem, zasadniczo promieniowo przebiegającego, drugiego otworu (20) wału połączenie z komorami (K) gazu zimnego, przy czym jest utworzone połączenie dla przepływu gazu chłodzącego z komór (K) gazu zimnego przez pierwszy promieniowy otwór (4) wału, osiowy otwór (9) wału i przez drugie promieniowe otwory (20) wału.
2. 2. Wirnik według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsze promieniowe otwory (14) wału, są względem drugich promieniowych otworów (20) wału przestawione w kierunku obwodowym.
3. 3. Wirnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że drugie promieniowe otwory wału są wykonane w miejscu przejściowym od wału (2) do beczki wirnika (1) i uchodzą w obszarze (23) środka wirnika.
4. 4. Wirnik według zastrz. 3, znamienny tym, że drugie promieniowe otwory (20) wału wychodzą ze żłobków (21), które graniczą, lub co najmniej sąsiadują ze środkiem bieguna (22).
5. 5. Wirnik według zastrz. 4, znamienny tym, że trzpienie (13) doprowadzające wzbudzenie są wyposażone w otwór chłodzący, przebiegający w kierunku wzdłużnym trzpienia i/lub między nimi i ścianami pierwszych promieniowych otworów wału są przewidziane szczeliny chłodzące (15).