Turbogenerator Die Erfindung betrifft einen Turbogenerator, das heisst einen grossen schnellaufenden Wechselstrom generator. Bei diesen Maschinen treten Schwierig keiten bezüglich der Streuflüsse auf; man hat daher besondere Massnahme ergriffen, um die Wirbelstrom erwärmung, welche eine Folge des Streuflusses um die Wickelköpfe ist, zu verhindern, da sonst eine übermässige Erwärmung an den Enden des Blech paketes eintritt. Bei modernen wasserstoffgekühlten Turbogeneratoren, bei denen mit hohen Gasdrücken und direkter Leiterkühlung gearbeitet wird, sind die Ströme der Ständer- und Läuferwicklung sehr hoch, so dass die Vermeidung einer durch den Streufluss bedingten unzulässigen Erwärmung besonders not wendig ist.
Der Streufluss innerhalb eines Turbogenerators bildet sich in folgender Weise aus: Der Läufer des Turbogenerators erzeugt das Erregerfeld, und die Läuferwicklung ist demzufolge eine Gleichstromerregerwicklung, welche bei grossen Turbogeneratoren ein zweipoliges Feld erzeugt. Der grösste Teil des Flusses, welcher aus dem Nordpol des Läuferballens heraustritt, durchsetzt den Luft spalt, tritt in das Blechpaket ein, verkettet sich dort mit der Ständerwicklung, geht längs des Umfanges der Maschine halb um das Blechpaket herum und tritt am Luftspalt wieder heraus, wobei er an dem dem Nordpol gegenüberliegenden Südpol in den Läuferballen zurückkehrt.
Bei einem Turbogenerator ist es aus verschiedenen Gründen notwendig, den Luftspalt ziemlich gross zu wählen, so dass eine be trächtliche magnetomotorische Kraft erforderlich ist, um den Nutzfluss durch den Luftspalt zu treiben. Der Streufluss nimmt daher beträchtliche Werte an. Er tritt am Ende des Läuferballens aus und durch setzt die die Wickelköpfe der Läuferwicklung hal tende Kappe, sofern dieselbe aus ferromagnetischem Material besteht bzw. durchsetzt die Welle des Läu fers, wenn die Kappe aus unmagnetischem Material besteht.
Der Streufluss durchsetzt weiterhin den die Wickelköpfe der Ständerwicklung umgebenden Raum und tritt dann in mehr oder minder axialer Richtung in das Ständerblechpaket an den beiden Enden der Maschine ein. Die durch die Wickelköpfe der Ständer wicklung fliessenden Ströme tragen dabei sehr wesent lich zu der Grösse dieses Streuflusses bei.
Die durch den Streufluss bedingten Schwierig keiten sind so gross, dass es praktisch allgemein üblich ist, die Bleche des Ständerblechpaketes nach aussen stufenweise abzusetzen.
Soweit es bisher bekannt ist, die Enddruckplatten, über die das Ständerblechpaket mittels Pressbolzen zusammengehalten wird, aus ferromagnetischem Mate rial zu fertigen, dient diese Massnahme dazu, die Enddruckplatten als magnetische Schilde zu benutzen, damit diese den Streufluss aufnehmen und abführen, bevor er die jeweilige Seite des Ständerblechpaketes erreicht.
Auf diese Weise tritt nämlich der grössere Teil des Streuflusses in die ferromagnetischen End- druckplatten ein, geht längs des Umfanges der Ma schine herum und kehrt dann zum Gegenpol des Läuferballens zurück.
Es ist auch bereits bekannt, die Enddruckplatten und, sofern ein Druckfingerring zwischen Enddruck- platte und Ständerblechpaket vorgesehen ist, gege benenfalls auch diesen aus ferromagnetischen Ble chen aufzubauen. Ferner ist es bekannt, die Bleche der Enddruckplatte hinsichtlich ihres innern Durch messers in axialer Richtung von innen nach aussen abzustufen. Durch diese stufenweise zurücktretende Konstruktion der aus ferromagnetischen Blechen zu sammengesetzten Enddruckplatte wird der Eintritt bzw.
Austritt des Streuflusses in die Bleche der Enddruckplatte an der Schmalseite dieser Bleche erleichtert, während der Betrag des Streuflusses, wel cher in diese Bleche von der Breitseite her eintritt, vermindert wird. Tritt nämlich ein Wechselfluss von der Breitseite her in ein ferromagnetisches Blech ein bzw. aus einem solchen heraus, so induziert er Wirbelströme in diesem Blech und verursacht damit die Erhitzung desselben.
Tritt der Fluss jedoch an der Schmalseite oder Kante des Bleches in dieses ein bzw. aus diesem heraus, so setzt das Blech infolge seiner geringen Stärke den auftretenden Wirbel strömen einen beträchtlichen Widerstand entgegen, so dass die Wirbelströme gering bleiben und dem zufolge nur eine geringe Erwärmung des Bleches eintritt. Wo also ein Streufluss an dem Ende einer Maschine auftritt, der mehr oder weniger von der Breitseite her in das Ende des Blechpaketes eintritt, ist es erforderlich, eine abgestufte Konstruktion vor zusehen, so dass der Streufluss von der Kante oder dem Ende eines jeden Bleches her in das Blech paket eintreten kann.
Der Streufluss wird diesen Weg bevorzugen, da ihm an der Schmalseite der Bleche keine nennenswerten Wirbelströme in den Blechen entgegentreten werden.
Um den Teil des Streuflusses, welcher durch die Schmalseite der Bleche der Enddruckplatte in diese eintritt, zu vergrössern, und den Teil des Streuflusses, welcher von der Breitseite her in die Enddruckplatte eindringt, zu vermindern, werden gemäss der Erfin dung die in radialer Richtung innern Kanten minde stens eines Teils der bezüglich ihres innern Durch messers abgestuften Bleche der Enddruckplatte säge- zahnförmig ausgebildet.
Auf diese Weise wird die wirksame Länge dieser innern Kanten vergrössert, so dass der an diesen Kanten in die Enddruckplatte eintretende Anteil des Streuflusses gegenüber dem von der Breitseite her eintretenden Anteil vergrö ssert wird.
An Hand der Fig. 1 und 2 ist als Ausführungs beispiel ein gemäss der Erfindung ausgebildeter Turbogenerator wiedergegeben.
In Fig. 1 ist ein vereinfacht dargestellter Aus schnitt eines Längsschnittes aus der obern Hälfte des einen Endes des Turbogenerators wiedergegeben, während Fig. 2 in vergrössertem Massstab einen Aus schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 darstellt.
Der in den beiden Figuren dargestellte grosse wasserstoffgekühlte Turbogenerator besteht aus dem Läufer 2 und dem Ständer 3. Der Läufer 2 hat einen zylindrischen Läuferballen 4, welcher die als Gleich stromerregerwicklung ausgebildete Läuferwicklung 5 trägt, deren Spulenseiten in den Nuten des Läufer ballens 4 untergebracht sind. Die Wickelköpfe der Läuferwicklung 5 werden durch die Kappe 7 gehal ten, welche entweder aus ferromagnetischem oder aus unmagnetischem Material bestehen kann. Der Läufer 2 sitzt auf der in geeignet ausgebildeten Lagern 9 gelagerten Welle 8, wobei die Lager 9 vom Gehäuse 11 des Turbogenerators getragen wer den.
An der Welle 8 ist ferner für Kühlzwecke ein Ventilator oder Lüfter 12 angeordnet. Der Ständer 3 besteht aus dem Blechpaket 14, dessen zylindrische Bohrung die äussere Grenze des Luftspaltes zwischen Ständer und Läufer bildet. An der Stelle 23 ist das Blechpaket 14 nach aussen abgestuft. An jedem Ende des Blechpaketes 14 ist die aus ferromagnetischen Blechen aufgebaute End- druckplatte 24 angeordnet. Zwischen der Enddruck- platte 24 und dem Blechpaket 14 sind der genutete Druckfingerring 15 und die Pressplatte 20 vorgesehen.
Das Blechpaket 14 trägt die für hohe Spannungen ausgelegte Wechselstromwicklung des Ständers 3, deren Spulenseiten in den Nuten des Blechpaketes 14 und des Druckfingerringes 15 untergebracht sind. Der Druckfingerring 15 besteht vorteilhafterweise aus unmagnetischem Material; mitunter kann aber auch ein ferromagnetisches Material für den Druck fingerring 15 gewählt werden, ohne dass eine durch den Streufluss bedingte unzulässige Erwärmung ver ursacht wird.
Die an jeder Seite vorgesehenen Pressplatten 20 können ebenfalls sowohl aus ferromagnetischem als auch aus unmagnetischem Material hergestellt sein. Es ist auch bekannt, für die Pressplatten ein Material mit hohem elektrischem Widerstand, beispielsweise Siliziumstahl, zu verwenden, um die Wirbelstrom verluste zu vermindern.
Die Enddruckplatte 24 besteht aus im wesent lichen radial angeordneten Blechen, die vorzugsweise aus dem gleichen Material gestanzt sind wie die Bleche des Blechpaketes 14. Das Blechpaket 14 sowie die an beiden Enden desselben angeordneten Druckfingerringe 15, die Pressplatten 20 und die Enddruckplatten 24 werden mittels der durchgehen den Pressbolzen 21 zusammengehalten,
wobei zur übertragung des von dem Pressbolzen 21 ausgeübten Druckes zwischen den Kcpfen der Pressbolzen und der Enddruckplatte 24 die sich in radialer Richtung erstreckenden länglichen Unterlegscheiben 22 vor gesehen sind.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind mindestens einige der Bleche der Enddruckplatte 24 derart gestanzt, dass die innern Kanten 26 dieser Bleche, welche also auf den Läufer der Maschine hin gerichtet sind, sägezahnförmig ausgebildet sind. Auf diese Weise wird die wirksame Länge dieser innern Kan ten vergrössert, so dass der Teil des Streuflusses, der durch die sägezahnförmigen innern Kanten 26 in die Bleche der Enddruckplatte 24 eintritt, gegen über dem Teil des Streuflusses, der von der Breit seite her in die Bleche eintritt, erhöht wird.
Die sägezahnförmigen Einkerbungen in den Blechen der Enddruckplatte 24 können, wie in Fig. 2 gezeigt, aus an den Kanten der Bleche vorgesehenen Nuten 27 und Zähnen 28 bestehen.
Der innere Durchmesser des in radialer Rich tung innersten Bleches bzw. der innersten Blech gruppe 25 der Enddruckplatte 24, welches bzw. welche also dem Druckfingerring 15 am nächsten ist, ist mindestens so gross, dass die Spulenseiten der Ständerwicklung 16 ohne Behinderung durch das Blech bzw. die Blechgruppe 25 in die Nuten des Blechpaketes 14 eingelegt werden können.
Hinsicht lich ihres innern Durchmessers sind die Bleche der Enddruckplatte 24, in axialer Richtung gesehen, nach aussen abgestuft, das heisst der innere Durch messer der vorzugsweise zu Gruppen zusammenge fassten Bleche der Enddruckplatte 24 wird von Gruppe zu Gruppe vergrössert, so dass die Ober fläche dieser Bleche in einer für den Verlauf des Streuflusses geeigneten Weise abnimmt.
Es ist zweckmässig, die stufenweise abgesetzte Enddruckplatte 24 einen beträchtlichen Teil über die Enden des Blechpaketes 14 fortzusetzen, um den Teil des Streuflusses, welcher von der Breitseite her in die Enddruckplatte 24 eintritt, möglichst gering zu halten, so dass auch die Erwärmung der End- druckplatte 24 möglichst herabgesetzt wird. Vorteil hafterweise beträgt die radiale Höhe des in axialer Richtung äussersten Bleches bzw. der äussersten Gruppe 29 von Blechen gleicher Höhe weniger als die Hälfte der radialen Höhe der innersten Blech gruppe 25, wobei die radiale Höhe vom innern Radius zum äussern Radius der Bleche gemessen wird.
Vorteilhafterweise haben alle Bleche der End- druckplatte 24 denselben äussern Durchmesser wie das Blechpaket 14, so dass die Bleche der End- druckplatte 24 ebenso wie die Bleche des Blech paketes 14 auf dem in radialer Richtung äussersten Pressbolzen 21 aufgereiht und montiert werden kön nen. Zu diesem Zweck sind die Bleche der End- druckplatte 24 mit der Montagekerbe 30 versehen.
In dem in den Figuren dargestellten Ausfüh rungsbeispiel besteht die Enddruckplatte 24 aus einer Mehrzahl von verschiedenen Blechgruppen verschie dener Grösse, welche aus einem oder mehreren im wesentlichen radial angeordneten Blechen bestehen. Mit Ausnahme der in axialer Richtung äussersten Blechgruppe 29, welche also am weitesten vom Druckfingerring 15 entfernt ist, sind die innern Durchmesser der einzelnen Blechgruppen in etwa gleichen, verhältnismässig kleinen Schritten abgestuft.
Die äusserste Blechgruppe 29 dagegen besteht aus einer beträchtlich grösseren Anzahl von Blechen als die andern Blechgruppen, und ihr innerer Durchmes ser ist um einen wesentlich grösseren Schritt zurück gesetzt, so dass der innere Durchmesser dieser Blech gruppe beträchtlich grösser als der innere Durch messer der nach innen anschliessenden Nachbargruppe 31 ist.
Dieser Aufbau der Enddruckplatte 24 ermög licht, der länglichen Unterlegscheibe 22 eine abge knickte Form zu geben. Der äussere und obere Teil dieser Unterlegscheibe erstreckt sich längs der äussersten Blechgruppe 29 der Enddruckplatte 24, während der untere abgeknickte Teil der Unterleg scheibe 22 sich radial längs der freien Fläche der Nachbargruppe 31 in Höhe des relativ grossen Schrittes zwischen den innern Durchmessern der Blechgruppen 29 und 31 erstreckt.
Da die äusserste Blechgruppe 29 mehr Bleche als die andern Blech gruppen enthält und demzufolge dicker ist und da der Streufluss der Maschine mit zunehmender Ent fernung von der Welle 8 in seiner Intensität nach lässt, ist es nicht unbedingt notwendig, die innere Kante der äussersten Blechgruppe 29 sägezahnförmig zu gestalten; gleichwohl ist in der Fig. 2 auch die innere Kante dieser Blechgruppe sägezahnförmig ge staltet worden. Infolge der relativ kleinen radialen Höhe der äussersten Blechgruppe 29 teilt sich der Streufluss und tritt in diese Blechgruppe sowohl an der äussern als auch an. der innern Kante ein.
Die beschriebene Enddruckplatte findet insbeson dere für hochbeanspruchte Maschinen Verwendung, bei welchen die Leistung pro Volumen beträchtlich erhöht worden ist. Die erhöhte Leistung wird durch stärkere Inanspruchnahme der einen grösseren Strom führenden Leiter und gegebenenfalls auch des Blech paketes erreicht.
Die erhöhte Leistung wird ermög licht durch eine Wasserstoffkühlung der Maschine, wobei beispielsweise Drucke im Bereich zwischen 2,1 bis 7 atm angewendet werden, und durch unmittel bare Kühlung der Leiter der Ständer- und der Läu ferwicklung, indem beispielsweise Wasserstoff, wie in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet, in gutem ther mischem Kontakt mit den Leitern umläuft, so dass die Wärme unmittelbar von den Leitern abgeführt wird.