Ständerwicklung mit direkter Leiterkühlung Die Erfindung bezieht sich auf eine direkt ge kühlte Ständerwicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere eines schnellaufenden Turbogenerators, bei welcher der Nutraum von Kühlkanälen durch zogen ist. üblicherweise verwendet man für die Kühl kanäle ein Metall, welches einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist, und umgibt die metallischen Kühlkanäle mit einer schwachen Isola tion. Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Erzie lung einer möglichst grossen Kühlleistung ein einziges Bündel von Kühlkanälen in der Mitte zweier Gitter stäbe anzuordnen.
Bei dieser Anordnung steht die den Wicklungsstab umgebende isolierende Wicklungs hülse in unmittelbarer Berührung mit den Aussen flächen der Gitterstäbe. Die höchstmöglichste Tem peratur der Gitterstäbe, von welcher die Nennleistung der Maschine abhängt, ist daher auf die höchste zu lässige Dauertemperatur beschränkt, welche von der Wicklungshülse über einen längeren Zeitraum ohne merkliche Verschlechterung ihrer elektrischen und mechanischen Eigenschaften ausgehalten wird. Üb licherweise wird für die Wicklungshülse aus isola tionstechnischen Gründen ein insbesondere glimmer- haltiger Isolierstoff verwendet, dessen höchstzulässige Dauertemperatur bei 130 C liegt.
Durch die vorge schlagene Anordnung eines einzigen Kühlkanalbün- dels in der Mitte des Nutleiters ist zwar bei vorge gebener Grösse der Ständernut ein Optimum an wirksamer Wärmeaustauschfläche zwischen Kühl kanälen und den die grösstmögliche Gesamtquer schnittfläche aufweisenden Leitern erreicht, aber die heisseste Leitertemperatur ist auf die höchstzulässige Dauertemperatur des für die Wicklungshülse ver wendeten Isolierstoffes beschränkt. Daher wird bei der vorgeschlagenen Anordnung für die Isolation der Einzelleiter ein Isolierstoff der gleichen Art wie für die Wicklungshülse verwendet.
Durch die Erfindung wird die Beschränkung be züglich der höchstmöglichen Temperatur der Leiter, welche durch die Eigenschaften des für die Wick lungshülse verwendeten Isolierstoffes gegeben ist, überwunden, indem gemäss der Erfindung das Lei terbündel jeder Spulenseite ringsum von Kühlkanälen umgeben ist, welche eine Kühlzone zwischen der den Leiterstab umgebenden Wicklungshülse und dem Leiterbündel bilden. Vorteilhafterweise liegen die Kühlkanäle unmittelbar aneinander an. Sie umgeben auf diese Weise die vier äussern Seiten der im Innern befindlichen Leiter und bilden einen thermischen Puffer zwischen diesen und der äussern Wicklungs hülse.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeich nung beispielsweise ein Querschnitt durch die Nut bzw. die Leiterstäbe einer elektrischen Maschine mit einer erfindungsgemäss ausgebildeten Wicklung wie dergegeben. 10 bedeutet in dieser Figur das Eisen blechpaket, in dessen Nuten 11 zwei Leiterstäbe 12 vorhanden sind. Jeder dieser Leiterstäbe ist von einer Wicklungshülse 22, die entsprechend der vor handenen Hochspannung bemessen ist, umgeben. 18 bedeutet das zur Stromführung dienende Leiterbündel jedes Leiterstabes, das zur Herabsetzung oder Be seitigung der Wirbelstromverluste aus je zwei nach dem Röbelprinzip ausgebildeten Gitterstäben 20a, 20b zusammengesetzt ist. Die einzelnen Teilleiter des Leiterbündels sind durch eine Zwischenisola tion 23 getrennt.
Diese Isolation 23 ist eine dünne Niederspannungsisolation von etwa 0,15 bis 0,18 nun. Ihre Durchschlagsfestigkeit liegt bei etwa 600 Volt.
Das Leiterbündel 18 ist jeweils von einem zusam mengesetzten Mantel aus rechteckförmigen metalli schen Kühlkanälen 21 umgeben, welche vorzugs weise unmittelbar aneinander anschliessen. Jeder Kühlkanal 21 ist mit einer Isolierschicht 24 umgeben. Die Kühlkanäle 21 bilden eine Kühlzone und damit einen thermischen Puffer zwischen dem Leiterbündel 18 und der Wicklungshülse 22, so dass die in dem Leiterbündel 18 auftretenden Temperaturen nicht unmittelbar auf die Wicklungshülse einwirken kön nen.
Die Isolierschicht 24 der einzelnen metallischen Kühlkanäle 21 entspricht in ihrer Stärke und Durch schlagsfestigkeit etwa der Niederspannungsisolation 23 der Teilleiter. Die Kühlkanäle 21 können auch aus Isoliermaterial bestehen; Voraussetzung ist dabei lediglich, dass dieses Isoliermaterial eine genügende mechanische Festigkeit besitzt, um die beim Her stellen der Wicklungshülse 22 auftretenden Press- kräfte auszuhalten.
Für die Wicklungshülse 22 kann beispielsweise ein Isolierstoff mit einer höchstzulässigen Dauertem peratur von 130 C verwendet werden. Die Nieder spannungsisolation 23 der Teilleiter ist entsprechend der höheren zulässigen Dauertemperatur des Leiter bündels 18 zu wählen, kann also beispielsweise aus einem warmfesten Isolierstoff mit einer höchstzu lässigen Dauertemperatur von 180 oder gar 200 C und mehr bestehen. Die Isolierschicht 24 der Kühl kanäle 21 kann aus dem gleichen Isolierstoff wie die Niederspannungsisolation 23 gewählt werden. Da die Kühlkanäle 21 aber nur mit einer Seite an dem Leiterbündel 18 anliegen, genügt es, für die Isolier schicht 24 einen Isolierstoff zu verwenden, dessen höchstzulässige Dauertemperatur tiefer als die höchst zulässige Dauertemperatur der Niederspannungsiso lation 23 liegt.
Gegenüber Leiteranordnungen mit zwischen den Teilleiterreihen liegenden Kühlkanälen, bei denen die Innenfläche der Wicklungshülse der höchsten Leiter temperatur ausgesetzt ist, ergibt sich gemäss der Er findung durch die Einschaltung einer zusammenhän genden Kühlzone zwischen den Wicklungshülsen und dem Leiterbündel 18 eine Herabsetzung der Tem peratur der Wicklungshülse auf nahezu die gleiche Temperatur, wie sie die flüssigkeits- oder gasge kühlten Kühlkanäle aufweisen. Die durch die Wahl des Isolierstoffes für die Wicklungsstäbe festgesetzte höchstzulässige Hülsentemperatur beschränkt also lediglich die Temperatur der Kühlkanäle, nicht aber die der Leiter.
Der hierdurch bedingte Vorteil liegt darin, dass für die Leiter eine Temperatur zugelassen wird, welche beträchtlich über der höchsten Kühl kanaltemperatur liegt, welche praktisch der höchsten Temperatur des durch die Kühlkanäle fliessenden Kühlmediums - Wasserstoff oder eine andere Kühlflüssigkeit - entspricht. Da die Geschwindig keit, mit der die Wärme der erwärmten Leiter durch das Kühlmedium abgeführt werden kann, von dem Temperaturgefälle zwischen Kühlmedium und Lei- tern abhängt, bringt die durch die Erfindung ermög lichte Erhöhung der zulässigen Leitertemperatur eine wesentliche Erhöhung des Nennstromes der Ständer wicklung mit sich.
Die Erfindung kann grundsätzlich bei Flüssig keitskühlung oder bei Gaskühlung Anwendung fin den. Im letzteren Falle sind die Kühlkanäle an den Wickelkopfteilen der Leiterstäbe mit offenen Enden versehen. In Einzelheiten kann die beschriebene An ordnung selbstverständlich abgeändert werden, z. B. können die Kühlkanäle 21 auch aus Isoliermaterial hergestellt werden. Die Anwendung der Erfindung ist auch nicht auf den Fall beschränkt, dass infolge Zusammensetzung des Leiterbündels aus zwei Röbel- stäben vier nebeneinander liegende Teilleiterreihen vorhanden sind.