RU2054782C1

RU2054782C1 - Liquid-cooled stator winding conductor

Info

Publication number: RU2054782C1
Authority: RU
Inventors: Виталий Сергеевич Максимов
Original assignee: Виталий Сергеевич Максимов
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1996-02-20

Abstract

FIELD: electrical machines. SUBSTANCE: stator winding conductor has strands of individually transposed insulated elementary conductors with indirect coolers placed inbetween and made of high-heat-transfer metal group (silumin, brass) with tubular rust-resistant nonmagnetic steel members built inside to form forward and reverse coolant current loops; coolant feeding units are made of corrosion-resistant materials and sealed by welds and by solid material of indirect coolers. Coolant feeding units are designed for double-ended supply of coolant; service water may be used as coolant. Indirect coolers occupy 10 to 25 % of conductor sectional area in slot. EFFECT: reduced cost and maintenance charges of water treatment system due to used of service water as coolant; improved power capacity, efficiency, and reliability of electrical machine due to use of indirect coolers. 10 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области электрических машин и, в частности, к обмоткам электрических машин с жидкостным охлаждением. The invention relates to the field of electric machines and, in particular, to the windings of liquid-cooled electric machines.

Известна конструкция обмотки электрической машины с жидкостным охлаждением, содержащая стержень, изолированный корпусной изоляцией, в котором в два столбика расположены элементарные проводники в собственной изоляции, а между столбиками проводников установлена изолирующая вертикальная прокладка, причем между элементарными проводниками размещены трубчатые охладители прямоугольной формы, изготовленные из немагнитной коррозионностойкой стали, по гидравлическим каналам которых циркулирует жидкость дистиллят, а трубчатые охладители транспонируются совместно с несколькими элементарными проводниками, высота которых равна высоте трубчатого охладителя (5-6 мм) так, что совместно транспонируются два-три проводника. В головках лобовых частей сплошные элементарные проводники спаиваются со сплошными элементарными проводниками других стержней, а трубчатые охладители, скомпонованные вместе между столбиками сплошных проводников, изолированных от них, размещены в наконечнике, проварены и герметизированы, причем наконечник имеет камеру слива или напора, и подсоединительный штуцер, а камера напора расположена на одном конце стержня, а камера слива на втором конце стержня. Соотношение трубчатых охладителей к сплошным проводникам для действующих гидрогенераторов ГЭС Ваvona и Тоnsrad равно 1:8, а скорость движения дистиллята около 10 м/с, а подогрев дистиллята в стержне порядка 8-10^оС. Рассмотренная конструкция проводника обмотки статора с жидкостным охлаждением описана в журнале Вrown Воveri Мitteilungen, 1969, с. 380.A known design of the winding of an electric liquid-cooled machine, comprising a rod insulated with case insulation, in which elementary conductors are arranged in two columns in their own insulation, and an insulating vertical gasket is installed between the columns of conductors, and rectangular tube coolers made of non-magnetic are placed between elementary conductors corrosion-resistant steel, through the hydraulic channels of which the liquid circulates the distillate, and tubular coolers transposed together with several elementary conductors, the height of which is equal to the height of the tubular cooler (5-6 mm) so that two or three conductors are transposed together. In the heads of the frontal parts, solid elementary conductors are soldered with solid elementary conductors of other rods, and tubular coolers arranged together between columns of solid conductors isolated from them are placed in the tip, welded and sealed, the tip having a drain or pressure chamber, and a connecting fitting, and the pressure chamber is located at one end of the rod, and the discharge chamber at the second end of the rod. The ratio of tubular coolers to solid conductors for existing hydrogenerator HPP Vavona Tonsrad and equal to 1: 8, and the movement speed of distillate of about 10 m / s, and heating the distillate in the rod of the order of 8-10 ° ^C. The considered design of the stator winding conductors with liquid cooling is described in Browni Magazine, Mitteilungen, 1969, p. 380.

Недостатки рассмотренной конструкции следующие. Малая площадь соприкосновения трубчатых охладителей со сплошными проводниками приводит к несколько неэффективному охлаждению, требующему большого расхода дистиллята, пропускаемого через стержень, компенсируемого до некоторой степени снижением входной температуры дистиллята. Большое число сплошных проводников, приходящихся на один трубчатый охладитель (1:8) приводит к неравномерности распределения температуры по высоте группы: минимальная температура у проводников, прилежащих к охладителю, а максимальная температура у проводников, максимально отстоящих от охладителей, и эта разница температуры равна 20^оС. Трубчатые охладители из немагнитной коррозионностойкой стали, имеющей высокий предел прочности и высокую жесткость, как элемент конструкции, очень трудно транспортировать совместно со сплошными проводниками с небольшими радиусами изгиба при транспозиции, что может в эксплуатации привести при различном действии электромагнитного поля на проводники, подверженные большим перемещениям под действием электродинамических сил, и трубчатые элементы к перетиранию изоляции сплошных проводников и местным межпроводниковым замыканиям на охладители, не изолированные собственной изоляцией, что приводит к возникновению при массивно спаянных головках на концах стержней дополнительных циркуляционных потерь от места замыкания к обоим концам стержня, которые могут составлять при одном замыкании 10-15% основных потерь в стержне. Сплошные проводники при их числе 8 на один трубчатый охладитель имеют значительную, порядка 20^оС, температурную разницу, которая обуславливает различное термическое расширение соседних групп проводников как относительно охладителя, так и относительно друг друга, что особенно при циклических нагрузках с частыми набросами и сбросами нагрузки может привести к перетиранию собственной изоляции проводников и межпроводниковым коротким замыканиям, которые при массивно спаянных головках лобовых частей приводят к появлению циркуляционных токов, создающих дополнительные потери. Это снижает ресурс обмотки статора и ограничивает применение этой конструкции стержней только для работы в базисном режиме. При замыкании сплошного проводника на неизолированный охладитель на него попадает напряжение, а это практически исключает применение для охлаждения более дешевой технической воды. Высокие охладители требуют при одновременной транспозиции со сплошными проводниками совместной транспозиции двух-трех сплошных проводников для обеспечения равенства их высоты с высотой трубчатого охладителя, а это приводит к повышению по сравнению с индивидуальной транспозицией сплошных проводников добавочных потерь на вихревые токи и циркуляционные токи, что снижает КПД и электроэнерговыработку электрической машины.The disadvantages of the considered design are as follows. The small contact area of tubular coolers with solid conductors leads to somewhat inefficient cooling, requiring a large flow of distillate passed through the rod, compensated to some extent by a decrease in the input temperature of the distillate. A large number of solid conductors per one tubular cooler (1: 8) leads to uneven distribution of temperature over the height of the group: the minimum temperature for conductors adjacent to the cooler, and the maximum temperature for conductors that are most distant from the coolers, and this temperature difference is 20 ^C. Tubular coolers of nonmagnetic stainless steel having high tensile strength and high rigidity as a structural member, it is difficult to transport together with solid wire with small bending radii during transposition, which can result in various effects of the electromagnetic field on conductors subject to large displacements due to electrodynamic forces, and tubular elements to fray the insulation of solid conductors and local inter-conductor short circuits to coolers not insulated by their own insulation, which with massively soldered heads at the ends of the rods, additional circulation losses occur from the point of closure to both ends of the rods nya, which can be 10-15% of the main losses in the rod with a single circuit. Solid conductors with their number 8 on one tubular cooler are a significant, about 20 ^{° C,} the temperature difference that causes different thermal expansion of adjacent groups of conductors as relatively cooler, and relative to each other, especially under cyclic loading with frequent lashed and discharges load can lead to grinding of the insulation of the conductors and interconducting short circuits, which when the heads of the frontal parts are massively soldered lead to the appearance of circulating kov, creating additional losses. This reduces the life of the stator winding and limits the use of this design of the rods only for basic operation. When a solid conductor is shorted to an uninsulated cooler, voltage gets on it, and this practically eliminates the use of cheaper technical water for cooling. High coolers require simultaneous transposition with solid conductors of a joint transposition of two to three solid conductors to ensure that their height is equal to the height of the tubular cooler, and this leads to an increase compared to the individual transposition of solid conductors of additional losses due to eddy currents and circulation currents, which reduces the efficiency and electric power generation of an electric machine.

Массивно спаянные головки лобовых частей приводят к увеличению потерь на вихревые токи в местах спаев в сплошных проводниках, увеличенные потери на циркуляционные токи от пазовой к лобовым частям в головке с нулевым потенциалом, а также к дополнительным потерям от циркуляционных токов от места замыкания или технологического процесса производства, или при эксплуатации к головкам лобовых частей, что снижает КПД и энерговыработку электрической машины. Наличие только прямого контура охлаждения при однонаправленной циркуляции жидкости создает аксиальный температурный перепад вдоль стержня, что приводит к аксиальной неравномерности охлаждения сердечника или при некоторой компенсации этой аксиальной неравномерности противотоком хладагента в соседнем стержне к дополнительному повышению уровня средней температуры за счет теплоперетоков при выравнивании температуры. Massively soldered heads of the frontal parts lead to an increase in eddy current losses at the junctions in solid conductors, increased losses in the circulation currents from the groove to the frontal parts in the head with zero potential, as well as to additional losses from the circulation currents from the point of closure or the production process , or during operation to the heads of the frontal parts, which reduces the efficiency and power generation of the electric machine. The presence of only a direct cooling circuit during unidirectional fluid circulation creates an axial temperature difference along the rod, which leads to axial unevenness of the core cooling or, with some compensation for this axial unevenness, by the countercurrent of refrigerant in the neighboring rod, to an additional increase in the average temperature due to heat transfer during temperature equalization.

Рассмотренная конструкция является аналогом изобретения. The considered construction is an analogue of the invention.

Известна конструкция обмотки статора с косвенным жидкостным охлаждением, содержащая секцию катушки из трех эффективных проводников, каждый из которых состоит из двух столбиков прямоугольных проводников, взаимно изолированных собственной изоляцией, между которыми размещены полые медные трубчатые охладители, изолированные диэлектриком по периметру поверхностей соприкосновения с проводниками и взаимно изолированные, причем слой диэлектрика соизмерим с толщиной витковой изоляции проводника, охватывающей его по внешнему периметру. Гидравлическая цепь эффективного проводника, образованная тремя трубчатыми охладителями, непрерывна по длине всей катушки, а связь напорной и сливной камер катушки с напорным и сливным коллекторами осуществляется через диэлектрические вставки. Подобная конструкция описана в патенте США N 2898484, кл.310-52, 1959. A known design of a stator winding with indirect liquid cooling, comprising a coil section of three efficient conductors, each of which consists of two columns of rectangular conductors, mutually insulated by their own insulation, between which hollow copper tube coolers are insulated by a dielectric around the perimeter of the contact surfaces with the conductors and mutually insulated, and the dielectric layer is comparable with the thickness of the coil insulation of the conductor, covering it along the outer perimeter. The hydraulic circuit of the effective conductor, formed by three tubular coolers, is continuous along the entire length of the coil, and the pressure and drain chambers of the coil are connected to the pressure and drain manifolds through dielectric inserts. A similar design is described in US patent N 2898484, CL 310-52, 1959.

Недостатки описанной конструкции следующие. The disadvantages of the described design are as follows.

Неэффективность охлаждения косвенными охладителями из-за большой толщины диэлектрического, теплоизолирующего барьера между проводниками и охладителями, равной односторонней толщине собственной изоляции элементарного проводника плюс толщине изоляции охладителя, которая в долях от витковой толщины изоляции определяется в зависимости от длины гидравлической цепи, не прерываемой диэлектрическими вставками, относительно длины электрической цепи, на которой формируется фазное напряжение. Медные трубчатые охладители имеют собственные высокие потери на вихревые токи за счет их размера по высоте, близкого к критическому, а также высокие потери от циркуляционных токов, обусловленных нетранспонированностью конструкции охладителей. The inefficiency of cooling by indirect coolers due to the large thickness of the dielectric, heat-insulating barrier between the conductors and coolers, equal to the one-sided thickness of the intrinsic insulation of the elementary conductor plus the thickness of the cooler insulation, which is determined as a fraction of the coil thickness of the insulation depending on the length of the hydraulic circuit that is not interrupted by dielectric inserts, relative to the length of the electrical circuit on which the phase voltage is formed. Copper tubular coolers have their own high eddy current losses due to their size close to critical in height, as well as high losses from circulation currents due to the non-transposed design of the coolers.

Медные трубчатые охладители некоррозионностойки даже при дистиллятном жидкостном охлаждении, что снижает надежность и эффективность охлаждения из-за окисных отложений, которые имеют низкую теплопроводность по сравнению с медью. Дистиллятное охлаждение неэффективно из-за высокой температуры входящей воды (33-35^оС) и неэкономично из-за двухконтурности по установленной стоимости, а также из-за высоких эксплуатационных издержек, обусловленных необходимостью поддержания на заданном уровне входящей температуры дистиллята: на 1 м³ дистиллята необходимо 4-5 м³ технической воды, а также из-за необходимости поддержания высоким (на уровне 200-400 кОм.см) электрического сопротивления дистиллята.Copper tubular coolers are non-corrosion resistant even with distillate liquid cooling, which reduces the reliability and efficiency of cooling due to oxide deposits, which have low thermal conductivity compared to copper. Distillate cooling is ineffective due to the high temperature of the incoming water (33-35 ^о С) and uneconomical due to the bypass at the set cost, as well as due to the high operating costs due to the need to maintain the distillate at a given level of inlet temperature: by 1 m ³ distillate requires 4-5 m ^{3 of} industrial water, and also because of the need to maintain high (at a level of 200-400 kOhm.cm) electrical resistance of the distillate.

Описанное конструкторское решение косвенного охлаждения обмотки статора принято в качестве прототипа. The described design solution for indirect cooling of the stator winding was adopted as a prototype.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения косвенными охладителями проводников обмотки статора за счет локализации гидравлического контура на длине одного проводника за счет повышения скорости движения охлаждающей жидкости, за счет увеличения удельного электрического сопротивления массива охладителей; повышение эффективности охлаждения за счет использования в качестве хладагента технической, проточной или речной воды, что одновременно повышает экономичность изготовления и эксплуатацию электрической машины; повышение электроэнерговыработки путем увеличения КПД за счет снижения потерь в охладителях использованием для материала массива металла с более высоким сопротивлением, что также повышает эффективность охлаждения; повышение электроэнерговыработки за счет применения двухсторонней подачи жидкости через трубчатые охладители прямого и обратного контуров, расположенных на длине полустержня; повышение электроэнерговыработки путем увеличения единичной мощности машины путем двухсторонней подачи и слива в косвенные охладители жидкого хладагента при сквозных прямых и обратных контурах; повышение эффективности охлаждения путем подачи холодного жидкого хладагента в трубчатые охладители прямых контуров, сгруппированных в зоне повышенного вытеснения тока в элементарных проводниках стержня. The aim of the invention is to increase the cooling efficiency by indirect coolers of the stator winding conductors by localizing the hydraulic circuit along the length of one conductor by increasing the speed of the coolant, by increasing the electrical resistivity of the array of coolers; increasing the efficiency of cooling due to the use of technical, running or river water as a refrigerant, which at the same time increases the efficiency of manufacturing and operation of an electric machine; increase in power generation by increasing efficiency by reducing losses in coolers by using a metal array with a higher resistance for the material, which also improves cooling efficiency; increased power generation due to the use of two-way fluid supply through tubular coolers of direct and return circuits located along the length of the half-rod; increase in power generation by increasing the unit capacity of the machine by means of two-way supply and discharge to indirect coolers of liquid refrigerant with through direct and return circuits; Improving the cooling efficiency by supplying cold liquid refrigerant to the tube coolers of the direct circuits, grouped in the zone of increased current displacement in the elementary conductors of the rod.

Сущностью изобретения является следующее. Проводник обмотки статора, выполненный с разъемными головками на обоих концах и содержащий К столбиков элементарных проводников, транспонированных на заданное число электрических градусов и изолированных по всей длине собственной изоляцией, выполняется с К-1 числом косвенных охладителей, размещенных между смежными столбиками элементарных проводников, причем косвенные охладители изолированы по поверхностям контакта со столбиками тонкослойной диэлектрической изоляцией толщиной и свойствами соответствующей собственной изоляции элементарных проводников и состоят из массива, изготовленного из металла с высоким или повышенным электросопротивлением (силумина или латуни), в который по его высоте встроены трубчатые охладители из коррозионностойкой немагнитной стали, которые фиксируются по длине и высоте с помощью фиксаторов, изготовленных из немагнитного высокорезистивного материала, возможно и из термостойкого диэлектрика, причем трубчатые охладители по концам проводника выведены при односторонней подаче жидкого хладагента в камеру смешения, содержащую корпус со встроенными в него трубчатыми охладителями, закрытую крышкой из немагнитной коррозионностойкой стали, герметично приваренной к корпусу и дополнительно герметизированной при изготовлении охладителя литьем массивом. Со стороны подачи хладагента проводник выполнен с напорной и сливной камерами со смежным по ширине головки или по ее высоте расположением, или с рядно-последовательным их расположением, причем при всех вариантах конструкции трубчатые охладители встроены в корпус из немагнитного коррозионностойкого металла и выведены соответственно из прямого контура в напорную камеру, а из обратного контура в сливную камеру, теплоизолированную от напорной, причем обе камеры со штуцерами, встроенными в немагнитные корроизонностойкие крышки, герметизированы сварными швами по всему контактному периметру корпуса и крышек, а также герметизированы металлом массива охладителей при их изготовлении литьем. The invention is as follows. The stator winding conductor, made with split heads at both ends and containing K columns of elementary conductors transposed by a given number of electrical degrees and insulated along its entire length with its own insulation, is made with K-1 by the number of indirect coolers placed between adjacent columns of elementary conductors, and indirect coolers are insulated over contact surfaces with columns of thin-layer dielectric insulation with thickness and the properties of their own electrical insulation Mental conductors and consist of an array made of metal with high or high electrical resistance (silumin or brass), into which tubular coolers of corrosion-resistant non-magnetic steel are built along its height, which are fixed along the length and height using clamps made of non-magnetic high-resistance material, it is possible also from a heat-resistant dielectric, moreover, tube coolers at the ends of the conductor are removed with a unilateral supply of liquid refrigerant to the mixing chamber containing a housing with tubular coolers built into it, closed with a lid made of non-magnetic corrosion-resistant steel, hermetically welded to the body and additionally sealed in the manufacture of the cooler by casting an array. On the refrigerant supply side, the conductor is made with pressure and discharge chambers with an arrangement adjacent to the head width or its height, or with their row-sequential arrangement, moreover, with all design options, the tube coolers are built into the casing of non-magnetic corrosion-resistant metal and are removed respectively from the direct circuit to the pressure chamber, and from the return circuit to the drain chamber, thermally insulated from the pressure chamber, both chambers with fittings built into non-magnetic corrosion-resistant covers, seal ovany welds around the perimeter of the pin body and covers, as well as an array of sealed metal coolers in their manufacture by injection.

Трубчатые охладители прямого контура могут чередоваться с подобными обратного контура. Трубчатые охладители прямого контура с холодным хладагентом сконцентрированы в проводнике в зоне максимального вытеснения тока. При двухсторонней подаче жидкого хладагента в проводник напорные и сливные камеры попарно размещены на обоих концах проводника, а трубчатые охладители прямого и обратного контуров, размещенные на длине полупроводника, сообщаются между собой гидравлическими перемычками. При двухсторонней подаче жидкого хладагента и размещении трубчатых охладителей в прямых и обратных спрямленных контурах по всей длине проводника со сквозным проходом жидкого хладагента напорная камера прямого контура расположена с противоположной стороны размещения напорной камеры обратного контура при аналогичном размещении сливных камер обоих контуров. Direct-circuit tubular coolers can alternate with similar back-circuit coolers. The direct-tube tubular coolers with cold refrigerant are concentrated in the conductor in the zone of maximum current displacement. When two-way supply of liquid refrigerant to the conductor, the pressure and drain chambers are placed in pairs at both ends of the conductor, and the tubular coolers of the forward and reverse circuits placed along the length of the semiconductor are interconnected by hydraulic jumpers. With two-way supply of liquid refrigerant and placement of tubular coolers in forward and reverse rectified circuits along the entire length of the conductor with a through passage of liquid refrigerant, the pressure chamber of the direct circuit is located on the opposite side of the pressure chamber of the return circuit with the same location of the drain chambers of both circuits.

На фиг.1 проводник обмотки статора с местными вырывами; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1, вариант 1; на фиг.3 проводник с тремя столбиками элементарных проводников, поперечное сечение, вариант 2; на фиг.4 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.5 сечение В-В на фиг.1; на фиг.6 сечение Е-Е на фиг.1; на фиг.7 сечение "этажного расположения" напорной и сливной камер (Г-Г, вариант 2); на фиг. 8 местный вырыв в продольном сечении охладителей Д-Д (вариант 1) со сквозным расположением трубчатых охладителей прямого и обратного контуров и двухсторонней подачей жидкости; на фиг.9 местный вырыв в продольном сечении охладителей при расположении прямых и обратных контуров на половине длины проводника и при двухсторонней подаче (Д-Д, вариант 2); на фиг.10 сечение Г-Г на фиг.1, вариант 1. 1, the stator winding conductor with local breakouts; figure 2 section aa in figure 1, option 1; figure 3 conductor with three columns of elementary conductors, cross section, option 2; figure 4 section BB in figure 1; figure 5 section bb in figure 1; in Fig.6 section EE in Fig.1; Fig.7 section of the "floor location" pressure and drain chambers (G-D, option 2); in FIG. 8 local breakout in the longitudinal section of the DD coolers (option 1) with a through arrangement of tubular coolers of the forward and reverse circuits and two-way liquid supply; Fig.9 local break in the longitudinal section of the coolers with the location of the direct and reverse circuits at half the length of the conductor and with two-way supply (DD, option 2); figure 10 section GG in figure 1, option 1.

На фиг.1 представлен проводник 1 обмотки статора с косвенным жидкостным охлаждением, содержащей столбики элементарных проводников 2 и 3, которые по внешней поверхности изолированы высокопрочным диэлектриком 4, а между столбиками 2 и 3 встроен косвенный охладитель 5, контактные поверхности которого со столбиками элементарных проводников 2 и 3 изолированы тонкослойным диэлектриком 6 с высокими диэлектрической прочностью и теплопроводностью, причем охладитель 5 состоит из массива 7, изготовленного из высокотеплопроводящего металла, например силумина, латуни, в который встроены трубчатые элементы 8 прямого контура с циркулирующей по их гидравлическим каналам 9 жидкостью, снимающей тепловыделения. Трубчатые элементы 8 по всей длине проводника 1 фиксируются фиксаторами 10, а на границе пазовой части 11 фиксаторами 18. Спрямленные участки 12 и 14 лобовых частей соединены с пазовой частью 11 радиусными закруглениями 13 и 15, а между фиксаторами 18 и 19 массив 7 изготовлен из эластичного диэлектрика 23, который использован и для изготовления массивов 24 между фиксаторами 19 и 20 на радиусе изгибов 16 и 17, соединяющих головки лобовых частей 22 со спрямленными их частями 12 и 14. Камера 25 смешения в головке 22 состоит из крышки 26, герметично приваренной к корпусу 27, которые герметизированы металлом массива 7 по внешним контурам. Узел 28 раздачи содержит корпус 29, закрытый крышкой 30, в которую встроен штуцер 31 и которые герметизированы сварочными швами, наложенными по всему периметру контакта, а также металлом массива 7. Figure 1 shows the conductor 1 of the stator winding with indirect liquid cooling, containing columns of elementary conductors 2 and 3, which are insulated on the outer surface by a high-strength dielectric 4, and an indirect cooler 5 is built between columns 2 and 3, the contact surfaces of which are with columns of elementary conductors 2 and 3 are insulated by a thin-layer dielectric 6 with high dielectric strength and thermal conductivity, and the cooler 5 consists of an array 7 made of a highly heat-conducting metal, for example ilumina, brass, which is embedded in the tubular elements 8 direct circuit with circulating through channels 9 of a hydraulic fluid relieving heat. The tubular elements 8 along the entire length of the conductor 1 are fixed by the clamps 10, and on the border of the groove part 11 by the clamps 18. The straightened sections 12 and 14 of the frontal parts are connected to the groove part 11 by radius curves 13 and 15, and between the clamps 18 and 19 the array 7 is made of elastic dielectric 23, which is also used for the manufacture of arrays 24 between the clamps 19 and 20 at a radius of bends 16 and 17 connecting the heads of the frontal parts 22 with their straightened parts 12 and 14. The mixing chamber 25 in the head 22 consists of a cover 26 sealed to the body 27, which are sealed by the metal of the array 7 along the external contours. The distribution unit 28 includes a housing 29, closed by a cover 30, into which the fitting 31 is integrated and which are sealed by welding seams placed around the entire perimeter of the contact, as well as by the metal of the array 7.

На фиг.2 представлен проводник 1, содержащий два столбика 2 и 3 элементарных проводников 34 в собственной изоляции 35 (толщина которой на сторону равна 0,04-0,12 мм), между которыми размещен косвенный охладитель 5 с изоляцией 6, одинаковой по свойствам и толщине с изоляцией 35, изготовленный из массива 7 (силуминового или более высокоомной латуни, бронзы), внутри которого встроены трубчатые элементы 8 и 32 с гидравлическими каналами 9 и 33 прямого и обратного тока воды, которые изготовлены из высокорезистивного немагнитного коррозионностойкого металла, например хромоникелевой стали. Figure 2 shows a conductor 1 containing two columns 2 and 3 of elementary conductors 34 in its own insulation 35 (whose thickness on the side is 0.04-0.12 mm), between which an indirect cooler 5 with insulation 6, the same in properties, is placed and a thickness with insulation 35, made of solid wood 7 (silumin or higher resistance brass, bronze), inside of which tubular elements 8 and 32 with hydraulic channels 9 and 33 of the forward and reverse water flow are made, which are made of highly resistive non-magnetic corrosion-resistant metal, For example chromium-nickel steel.

На фиг. 3 представлен поперечный разрез проводника 1 с числом столбиков элементарных проводников, большим двух: тремя I, II и III, между которыми размещены охладители 5, числом К=М-1, где М число вертикальных столбиков элементарных проводников. In FIG. 3 shows a cross section of conductor 1 with the number of columns of elementary conductors, greater than two: three I, II and III, between which coolers 5 are placed, the number K = M-1, where M is the number of vertical columns of elementary conductors.

На фиг. 3 изображено сечение фиксатора 10, изготовленного из высокорезистивного термостойкого материала в виде параллелепипеда со сквозными отверстиями 36, через которые проходят трубчатые охладители 8 и 32 прямого и обратного контуров, причем фиксатор 10 идентичен фиксаторам 18 и 19, 20 и 21. In FIG. 3 shows a cross-section of a latch 10 made of a high-resistive heat-resistant material in the form of a parallelepiped with through holes 36 through which tubular coolers 8 and 32 of the forward and reverse circuits pass, and the latch 10 is identical to the latches 18 and 19, 20 and 21.

На фиг. 5 представлено сечение камеры 25 смешения, состоящей из корпуса 27 и герметично приваренной к нему крышки 26, которые герметизированы дополнительно металлом массива 7. In FIG. 5 is a sectional view of a mixing chamber 25 consisting of a housing 27 and a cap 26 hermetically welded to it, which are additionally sealed with the metal of the array 7.

На фиг. 6 представлен узел 28 раздачи со смежными камерами 46 напора и камеры 40 слива, которые содержат корпус 30, в котором через сквозные отверстия проходят трубчатые охладители 8 и 32, прямого и обратного контуров охлаждения, сообщающиеся соответственно с напорной 46 и сливной 40 камерами, состоящими из крышек 29, герметично приваренных швом 37 по периметру контакта с корпусом 30 и дополнительно герметизированных металлом массива 7, за счет чего способны выдержать давление 10-15 атмосфер. Камеры 46 и 40 оснащены штуцерами 31 и 39, а в камеру 40 встроена теплоизолирующая вставка 42, изготовленная из термохладагентостойкого теплоизолирующего материала. In FIG. 6 shows a dispensing assembly 28 with adjacent pressure chambers 46 and a discharge chamber 40, which comprise a housing 30 in which pipe coolers 8 and 32, direct and return cooling circuits, respectively communicating with the pressure 46 and drain 40 chambers, which consist of lids 29, hermetically welded by a seam 37 around the perimeter of contact with the housing 30 and additionally sealed with metal of the array 7, due to which they are able to withstand a pressure of 10-15 atmospheres. The chambers 46 and 40 are equipped with fittings 31 and 39, and a heat insulating insert 42 made of thermally refrigerant-resistant heat-insulating material is built into the chamber 40.

На фиг. 7 представлен узел 28 раздачи хладагента с "этажным" расположением напорной 46 и сливной 40 камер, которое наиболее целесообразно применять в конструкции охладителей 5 со сгруппированными трубчатыми охладителями 8 и 32, когда охладители прямого, более холодного контура, подают жидкий хладагент с низкой температурой в более нагретые вытеснением тока и циркуляционными потерями зоны: части верхнего стержня у клина паза и части нижнего стержня у дна паза. In FIG. 7 shows a refrigerant distribution unit 28 with a “floor” arrangement of pressure head 46 and drain 40 chambers, which is most expedient to use in the design of coolers 5 with grouped tube coolers 8 and 32, when direct cooler coolers supply liquid refrigerant with a lower temperature to more zones heated by displacement of current and circulation losses: parts of the upper rod at the groove wedge and parts of the lower rod at the bottom of the groove.

На фиг. 8 представлена компоновка прямого 8 и обратного 32 контуров охладителя 5 при двухстороннем расположении раздаточных узлов 28 и сквозной циркуляции хладагента. In FIG. 8 shows the layout of the direct 8 and return 32 circuits of the cooler 5 with a two-way arrangement of the dispensing units 28 and the through circulation of the refrigerant.

На фиг. 9 представлена компоновка прямых 8 и обратных 32 контуров тока хладагента, которые размещаются на длине полупроводника 1 и соединены друг с другом плавно, например, перемычками 38. In FIG. 9 shows the layout of direct 8 and 32 reverse refrigerant current circuits, which are placed along the length of the semiconductor 1 and are seamlessly connected to each other, for example, jumpers 38.

На фиг. 10 представлен узел 28 раздачи, на котором изображено "рядное" расположение камер напора 45 и слива 40, при котором трубчатые охладители 8 прямого контура с холодным хладагентом, закрепленные в корпусе 41, к которому герметичным сварочным швом 37 прикреплены крышки камер 29 и 44. Последняя прикреплена дополнительно к корпусу 47 герметичным швом 37, причем трубчатые охладители 8 проходят насквозь камеру 40 слива с горячим хладагентом и теплоизолированы от него теплохладоагентостойкими втулками 43. Раздаточный узел 28 по всему внешнему периметру герметизирован материалом массива 7 охладителя 5. In FIG. 10, there is shown a dispensing assembly 28, which shows an “in-line” arrangement of the pressure chambers 45 and drain 40, in which tubular coolers 8 of the direct circuit with cold refrigerant are fixed in the housing 41, to which the caps of the chambers 29 and 44 are attached with a sealed welding seam 37. Last additionally attached to the housing 47 by a sealed seam 37, and the tube coolers 8 pass through the drain chamber 40 with the hot refrigerant and are insulated from it by heat and cold resistant bushings 43. The dispensing assembly 28 is sealed around the entire entire entire perimeter is zoned with the material of array 7 of cooler 5.

Проводник 1 по фиг.1-3, 8 и 10 работает следующим образом. Жидкий хладагент, например техническая вода, водопроводная, проточная, через штуцер 31 подачи попадает в напорную камеру 46 и распределяется по трубчатым элементам 8 прямого контура, проходящего вдоль всей длины проводника 1, и охлаждает через трубчатые элементы 8 массив 7, который через слои собственной изоляции 6 и слои собственной изоляции 35, непосредственно прилегающие к охладителю 5, охлаждает элементарные проводники 34, расположенные в столбиках 2 и 3. Нагретый хладагент, пройдя прямой контур, сливается в камеру 25 смешения и из нее под напором проходит и распределяется по трубчатым охладителям 32 и возвращается по гидравлическим каналам 33, отводя свою долю тепла в камеру 40 слива и через штуцер 39 слива возвращается в систему водоподготовки. Между трубчатыми охладителями 8 и 32 по массиву происходит теплообмен и температура массива 7 усредняется. Техническая вода может иметь диапазон температуры на входе 5-20^оС, что при допустимом подогреве воды в проводнике 20-30^оС, достигаемом высокой скоростью хладагента (8-12 м/с), позволяет при нагрузке 1 Вт/см2 на площадь поверхности охладителя 5 получить температуру проводника 1 (среднее значение):Т=38-40^оС, равномерную по всей длине и высоте проводника 1.The conductor 1 of FIGS. 1-3, 8 and 10 operates as follows. Liquid refrigerant, for example, process water, tap water, flow through the supply nozzle 31 enters the pressure chamber 46 and is distributed among the tubular elements 8 of the direct circuit along the entire length of the conductor 1, and cools the array 7 through the tubular elements 8, which through layers of its own insulation 6 and the layers of intrinsic insulation 35, directly adjacent to the cooler 5, cools the elementary conductors 34 located in columns 2 and 3. The heated refrigerant, passing a direct circuit, is discharged into the mixing chamber 25 and from it under pressure ohm passes distributed along tubular coolers 32 and is returned by the hydraulic channels 33, removing heat stake in its chamber 40, and drain through the drain nozzle 39 is returned to the water treatment system. Between the tube coolers 8 and 32, heat exchange occurs over the array and the temperature of the array 7 is averaged. Process water may have a temperature range at the inlet of 5-20 ^{° C,} that for an acceptable heating of the water in the conductor 20-30 ^{° C,} a high coolant velocity (8.12 m / s), allows a load of 1 W / cm2 per surface area 5 to receive the coolant temperature of the conductor 1 (average value): T = 38-40 ^{° C} which is uniform throughout the length and height of the conductor 1.

Проводник 1 при двухсторонней подаче хладагента и его циркуляции (фиг.9 или 8) работает следующим образом. При "рядном" варианте охлаждения проводника 1 по фиг.10 холодный хладагент с обоих концов проводника 1 подается в раздаточные узлы 28 и через штуцеры 31 попадает в напорные камеры 45 и распределяется по трубчатым элементам 8 прямого контура и, проходя по ним (фиг. 8) вдоль всей длины при встречном движении, отводит тепло от охлаждаемых частей проводника, которое в долевом значении можно оценить как 50% на каждый контур трубчатых охладителей 8, питающихся от взаимно противоположных напорных камер 46 и, подогретым, хладагент сливается в сливные камеры 40, расположенные на противоположных напорным камерам 46 концах проводника 1. The conductor 1 with two-way supply of refrigerant and its circulation (Fig.9 or 8) works as follows. In the "in-line" variant of cooling the conductor 1 in Fig. 10, cold refrigerant from both ends of the conductor 1 is supplied to the dispensing units 28 and through the fittings 31 it enters the pressure chambers 45 and is distributed through the tubular elements 8 of the direct circuit and passing through them (Fig. 8 ) along the entire length during oncoming traffic, removes heat from the cooled parts of the conductor, which in fractional value can be estimated as 50% for each circuit of the tube coolers 8, powered by mutually opposite pressure chambers 46 and, when heated, the refrigerant is discharged into the drain chambers 4 0, located on opposite ends of the pressure chambers 46 of the conductor 1.

При охладителях 5 по фиг.9 с расположением трубчатых элементов 8 и 32, соединенных гидравлической перемычкой 38, на половине длины проводника 1 с двухсторонней раздачей, холодный хладагент попадает через штуцеры 31 в напорные камеры 45 и по трубчатым охладителям 8 прямого контура проходит до половины длины проводника 1 и через перемычки 38 попадает в трубчатые элементы обратного контура 32, из которых подогретым он сливается в камеры слива, расположенные на тех же концах, что и напорные камеры 45, и через штуцеры 39 сливается в систему водоподготовки. With coolers 5 in FIG. 9 with the arrangement of tubular elements 8 and 32 connected by a hydraulic jumper 38, at half the length of the conductor 1 with two-way distribution, cold refrigerant flows through the fittings 31 into the pressure chambers 45 and passes through the pipe coolers 8 of the direct circuit to half the length conductor 1 and through jumpers 38 it enters the tubular elements of the return circuit 32, from which it merges into the drainage chambers located at the same ends as the pressure chambers 45, and through the fittings 39 it merges into the water treatment system.

Преимущества изобретения по сравнению с прототипом следующие. Длина гидравлической цепи на протяжении всего одного проводника позволяет выполнить изоляцию косвенных охладителей от столбиков проводников толщиной, не превышающей толщины собственной изоляции элементарных проводников, то есть на сторону 0,05-0,15 мм, позволяет эффективно охлаждать обмотку статора и практически осуществить этот вариант охлаждения обмотки. Применение для охладителей материала с более высоким удельным электрическим сопротивлением: силумина в 1,75 раз, латуни в 5-6 раз, позволяет уменьшить собственные потери в массиве охладителя до 5-10% от потерь в проводнике. Использование трубчатых коррозионностойких элементов, встроенных в массив, позволяет увеличить расход через охладители, снизив при этом температуру обмотки как за счет увеличения скорости движения хладагента, так и за счет возможности применения более холодной технической воды (по сравнению с дистиллятом). Применение раздаточных узлов, герметизированных металлом массива косвенного охладителя, позволяет поднять рабочее давление в охладителе до 10-15 кг/см², что увеличивает эффективность охлаждения за счет повышения скорости циркуляции хладагента.The advantages of the invention in comparison with the prototype are as follows. The length of the hydraulic circuit over just one conductor allows the isolation of indirect coolers from the columns of conductors with a thickness not exceeding the thickness of the own insulation of elementary conductors, that is, on the side of 0.05-0.15 mm, allows you to effectively cool the stator winding and practically implement this cooling option windings. Application for coolers of material with a higher electrical resistivity: silumin by 1.75 times, brass by 5-6 times, which allows to reduce own losses in the cooler array to 5-10% of losses in the conductor. The use of tubular corrosion-resistant elements built into the array allows increasing the flow rate through coolers, while lowering the temperature of the winding due to both an increase in the speed of movement of the refrigerant and the possibility of using colder technical water (compared to distillate). The use of dispensing units sealed with metal of an indirect cooler array allows to increase the working pressure in the cooler to 10-15 kg / cm ² , which increases the cooling efficiency by increasing the refrigerant circulation rate.

Выполнение массива охладителей на радиусах изгиба проводника в лобовых частях из диэлектрика позволяет повысить эластичность охладителя и надежность работы в проводнике. Использование вариантов компановки проводника с К= М-1-охладителями позволяет повысить мощность машины примерно в М/2^0,5 раз, что увеличивает электроэнергоотдачу. Применение коррозионностойких трубчатых элементов и изоляция косвенных охладителей от столбиков проводников позволяют за счет возможности использования технической воды удешевить стоимость изготовления, монтажа, пусконаладки и эксплуатации системы водоподготовки машины.The implementation of the array of coolers at the bending radii of the conductor in the frontal parts of the dielectric can improve the elasticity of the cooler and the reliability of the work in the conductor. Using the layout options of the conductor with K = M-1 coolers makes it possible to increase the machine power by approximately M / 2 ^0.5 times, which increases the energy output. The use of corrosion-resistant tubular elements and isolation of indirect coolers from the columns of conductors makes it possible to reduce the cost of manufacturing, installation, commissioning and operation of the machine’s water treatment system due to the possibility of using industrial water.

Двухсторонняя подача хладагента в проводники позволяет примерно на 20-30% увеличить мощность машины при тех же габаритах статора, что увеличивает электроэнергоотдачу. Применение двухсторонней подачи хладагента в проводники со сквозной ее циркуляцией позволяет в тех же габаритах повысить мощность машины в 1,3-1,4 раза, что увеличивает электроэнергоотдачу. Two-way supply of refrigerant to the conductors makes it possible to increase the machine power by about 20-30% with the same dimensions of the stator, which increases the energy output. The use of two-way supply of refrigerant to conductors with its through circulation allows to increase the machine’s power in the same dimensions by 1.3-1.4 times, which increases energy efficiency.

Изобретение может быть использовано в электрических машинах переменного тока: турбо- и гидрогенераторах, синхронных компенсаторах, двигателях как предельной мощности, так и специальных исполнений. The invention can be used in electric machines of alternating current: turbo and hydrogenerators, synchronous compensators, engines as the ultimate power, and special designs.

Claims

1. LIQUID COOLED STATOR WINDING CONDUCTOR, containing elementary conductors in their own insulation, assembled in columns and transported along the length of the conductor, and indirect coolers made in the form of tubular elements for distillate circulation made of metal with high thermal conductivity and insulated are placed between the columns of conductors dielectric around the perimeter, and at the ends of the hydraulic circuit with a unilateral supply of liquid refrigerant are pressure and drain elements, insulated through dielectric inserts to the distribution manifolds, and along the external perimeter, each conductor is coated with a high-strength dielectric, characterized in that the indirect coolers are made in the form of an array of highly heat-conducting metal, inside of which tubular elements are made, made of highly resistive corrosion-resistant metal, fixed along the length of the indirect coolers with clamps made in the form of parallelepipeds with through holes through which tubular elements pass and which zmescheny the entire length of conductor in the groove, and the end parts, wherein the tubular elements forming the coolant adjustment forward and reverse current refrigerant circuits communicating with one another on the side opposite supply and drainage of refrigerant and indirect coolers isolated vysokoelektricheski durable dielectric.

2. The conductor according to claim 1, characterized in that when the number of columns of elementary conductors is greater than two, the number of indirect coolers installed between the columns of elementary conductors is
K = {(H / 2) - 1)},
where K, H are the numbers of indirect coolers and columns of elementary conductors along the groove width.

3. File Explorer 1 and 2, characterized in that the direct and reverse circuits of the refrigerant current are communicated with each other by means of a mixing chamber, made in the form of a housing made of non-magnetic corrosion-resistant metal in the shape of a parallelepiped, in the through holes of which are tubular elements closed from the end welded around the perimeter of the case with a cover of non-magnetic corrosion-resistant metal coated with metal of an indirect cooler array.

4. Explorer according to paragraphs. 1 - 3, characterized in that on the side of the distribution manifolds, the pressure and discharge elements are made in the form of pressure and drain chambers, in the through holes of the housings of which there are tubular elements sealed with non-magnetic corrosion-resistant covers with integrated pressure and drain fittings that are welded around the perimeter of the contact with the body and on the surface of which the metal of the array of indirect coolers is deposited, while the drain chamber is isolated from the pressure chamber by a heat-resistant heat insulator.

5. Explorer according to paragraphs. 1 to 4, characterized in that the pressure and discharge chambers along the width of the head are adjacent and are made with one common body.

6. Explorer according to paragraphs. 1 to 4, characterized in that the pressure chamber and drain are located with a displacement in height to the head of the frontal parts.

7. Explorer according to paragraphs. 1 to 4, characterized in that the pressure and discharge chambers are arranged in a row along the length of the head of the frontal parts, and the pressure tubular elements integrated in the pressure chamber body are made passing through the drain chamber and its housing and are insulated from the heated refrigerant in the discharge chamber placed on top tubular heat-insulating sleeves made of heat-resistant material.

8. Explorer according to paragraphs. 1 to 7, characterized in that from each end of the conductor in its head of the frontal parts there are pressure and drain chambers, which are made at half the length of the conductor and are hydraulically interconnected by hydraulic jumpers.

9. Explorer according to claims 1 to 7, characterized in that in each head of the frontal parts of the conductor there are pressure and drain chambers hydraulically connected to different circuits of the tube coolers, each of which is laid along the entire conductor, and in the first head there is a pressure chamber of direct refrigerant current circuits and a drain chamber return refrigerant current circuits, and in the second head of the frontal parts there is a drain chamber of direct refrigerant current circuits and a pressure chamber of the return refrigerant current circuits.

10. Explorer according to paragraphs. 1 to 8, characterized in that the array of indirect coolers in the sections of the bending radii of the frontal parts at the exit of the groove and in the heads is made of dielectric material.