Zusammengesetzter Leiterstab für elektrische Wechselstrommasebinen Es ist allgemein üblich, für elektrische Wechsel- strommaschinen, insbesondere grosse Generatoren, zu sammengesetzte Leiterstäbe zu verwenden, deren Teil leiter in wenigstens zwei Teilleiterebenen derart ge führt sind, dass die einzelnen Teilleiter wenigstens ein mal über die Leiterlänge die ganze Stabhöhe durch laufen,
um trotz der sich über die Stabhöhe ändern den Grösse des Nutenstreufeldes das Auftreten un gleicher Spannungen und damit eine ungleichmässige Stromverteilung in den einzelnen Teilleitern bzw. innerhalb des Leiterstabes zu verhindern.
Bei hochaus-enutzten Maschinen, die mit der artigen Leiterstäben versehen sind, ist man nun in jüngerer Zeit bemüht, eine wesentliche Verbesserung der Wärmeabfuhr dadurch zu erreichen, dass das zur Wärmeabfuhr dienende Kühlmittel möglichst unmit telbar mit den Leitern selbst in Berührung gebracht wird.
Es ist bereits vorgeschlagen, bei aus verdrillten Teilleitern bestehenden Leiterstäben den erforder lichen Strömungsquerschnitt zwischen den Leitern da durch zu erzielen, dass die über die Leiterlänge schräg geführten und auf der oberen bzw. unteren Stabseite in die andere Teilleiterebene abgekröpften Teilleiter zwischen den Teilleiterebenen an den Kröpfstellen ver längert werden. Hierdurch werden die Teilleiterebenen in einem gewissen Abstand voneinander gehalten und somit ein Strömungskanal für das zur Leiterkühlung dienende Kühlmittel (ein Gas, z. B.
Wasserstoff oder dergleichen) gewonnen. Für den Fall, dass <B>-</B> wie dies bei Maschinen grösserer Leistung der Fall ist<B>-</B> eine grössere Anzahl von Teilleitern in den einzelnen Lei terebenen angeordnet werden, ergibt sich nun bei der angedeuteten Ausführung, der schwerwiegende Nach teil, dass die Teilleiter der Leiterebenen nur an der oberen bzw. unteren Stirnkante des Leiterstabes in einem bestimmten Abstand durch die Kröpfverbin- dungen gehalten werden, während im übrigen eine sichere Distanzierung der Teilleiter der beiden Leiter ebenen voneinander nicht gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass durch in den Kühlmittelkanal hineinragende Ausbiegungen der Teilleiter Distanz halter gebildet sind. Diese ermöglichen eine hin reichend sichere Abstützung der Teilleiter der den Kühlkanal begrenzenden Teilleiterreihen.
Im folgenden soll die Erfindung näher anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert werden: Fig. <B>1</B> gibt einen Leiterstab gemäss der Erfindung wieder, der aus zwei Teilstäben mit innerhalb der Teilstäbe durchgeführter Verdrillung und steiler mäanderförmiger Führunor der abstandhaltenden Um leitungen besteht.
Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel mit schräger paralleler Führung der distanzierenden Ver bindungsleitungen zwischen Ober- und Unterstäben der Leiterebenen.
Fig. <B>3</B> schliesslich zeigt ein anderes Ausführungs beispiel, bei dem die Teilleiterverbindungen einander kreuzend angeordnet sind.
Die Fig. 4 bis<B>7</B> zeigen zwei weitere Ausführungs beispiele mit Distanzierung durch besondere Auskröp- fungen der Teilleiter.
Schliesslich zeigen die Fig. <B>8</B> bis<B>13</B> weitere Aus führungsbeispiele, bei denen die Leiterstäbe im Be reiche einer Ganghöhe ein- oder mehrmals in die an dere Leiterebene abgekröpft sind.
Mit<B>1</B> sind bei dem in Fig. <B>1</B> dargestellten zusam mengesetzten Leiterstab die Teilleiter bezeichnet, die an der vorderen Stabhälfte von rechts nach links schräg, nach aufwärts gerichtet ansteigen. Die Teilleiter 2 der hinteren Stabhälfte steigen hingegen von links nach rechts schräg nach aufwärts gerichtet an. Zwi schen den beiden Stabhälften bzw. Teilleiterebenen ist ein Kühlmittelspalt <B>3</B> für das Hindurchleiten des Kühlmittels vorgesehen.
Zur sicheren Aufrechterhal- tun- der Breite dieses Spaltes sind die Teilleiter in jeder Stabhälfte für sich verdrillt, wobei die Teilleiter nach dem Erreichen der oberen und der unteren Stab- kante bei 4 in ein mäanderförmiges Band übergehen, das senkrecht von oben nach unten den Zwischen raum zwischen den Teilleiterebenen durchsetzt. Die Mäanderwindungen liegen abwechselnd an den Innen seiten der Hälften des Gitterstabes an.
Nachdem der Teilleiter mäanderförmig von oben nach unten bzw. umgekehrt verlaufen ist, tritt er wieder in dieselbe Stabhälfte des Gitterstabes ein und verläuft von dort wieder-um schräg nach aufwärts bzw. umgekehrt. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, wird der Kühlmittelstrom durch die mäanderförmigen Umleitungen praktisch kaum beeinflusst, da die geringfügige Einschnürung des Kühlmittelstromes bedeutungslos ist.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 sind wiederum die Teilleiter<B>1</B> der vorderen Hälfte des Gitterstabes und die Teilleiter 2 der hinteren Stabhälfte ebenso wie in Fig. <B>1</B> für sich verdrillt. Die Anordnung ist aber hier derart, dass die Teilleiter nach Erreichen der Stab- ober- oder -unterkante bei<B>13</B> im Kühlspalt von der Ober- zur Unterkante (bzw. umgekehrt) geneigt ver laufen. Wie ersichtlich, liegen dabei die in Längsrich tung des Stabes versetzten einzelnen schrägen Umlei tungen 14 und<B>15</B> zueinander parallel.
Diese Um leitungen 14 bzw. <B>15</B> der Teilleiter werden zur Di stanzierung der Stabhälften benutzt. Um einen Durch tritt des Kühlmittels durch den Kühlmittelspalt zu ermöglichen, sind die distanzierenden Umleitungen 14 bzw. <B>15</B> von solcher Breite, dass sie gegenüber der Leiterebene der eigenen Stabhälfte einen Durchtritts- querschnitt frei lassen.
Fig. <B>3</B> der Zeichnung zeigt einen Gitterstab, der ähnlich aufgebaut ist wie der Gitterstab der Fig. 2, wobei also wiederum die beiden Teilleiterreihen <B>1</B> und 2 mittels der schrägen Umleitungen 14 bzw. <B>15</B> einseitig verdrillt sind. Während aber bei der An ordnung der Fig. 2 die Verbindungsleiter 14, die der vorderen Teilleiterebene angehören, zu den der hin teren Teilleiterebene angehörenden Umleitungen<B>15</B> parallel verlaufen, sind sie bei der Anordnung der Fig. <B>3</B> gekreuzt, wobei sie an den Kreuzungsstellen<B>6</B> aneinander zum Anliegen kommen.
Dadurch wird ein weiterer Abstützpunkt für die Distanzierung der Teil leiter des Stabes gewonnen. Im übrigen ist die An ordnung auch hier derart, dass die Umleiter 14, die der vorderen Leiterebene<B>1</B> des Gitterstabes ange hören, im Kühlspalt an der Innenseite der hinteren Leiterebene 2 zum Anliegen kommen, während sie von der Innenseite der vorderen Leiterebene distan ziert sind. Dasselbe gilt umgekehrt für die Umleiter<B>15.</B>
Wie ersichtlich, wird insbesondere bei den Anord nungen nach den Fig. 2 und<B>3</B> das Kühlmittel beim Durchströmen des Leiterstabes durch die abstand- haltenden Umleitungen bis zu einem gewissen Grad in der Strömung behindert. Obzwar dadurch infolge guter Durchwirbelung der übergang der Wärme von den Teilleitern zum Kühlmittel begünstigt wird, ist es doch anderseits zweckmässig, bei dieser Anordnung die Kühlmittelgeschwindigkeit nicht zu hoch zu wäh len, um keine zu hohen Strömungsverluste zu erhalten.
Es erweist sich daher als zweckmässig, ein entspre chendes Kühlmittel zu verwenden, bei dem keine hohen Strömungsgeschwindigkeiten erforderlich sind. Insbesondere kommt Wasserstoff mit einem über- druck von mehreren Atmosphären oder eine Flüssig keit, wie<B>öl</B> oder Clophen, als Kühlmittel in Betracht.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel der Fig. 4 handelt es sich um einen aus Teilleitern zusammen gesetzten Leiterstab, dessen in zwei Ebenen schräg geführte Teilleiter an der oberen bzw. unteren Stab- kante jeweils in die andere Leiterebene abgekröpft sind. 21 bedeuten in dieser Figur die Teiffeiter, die <B>-</B> wie gesagt<B>-</B> an der Ober- bzw. Unterkante des Stabes in eine andere Leiterebene übertreten.
Die Kröpfverbindungen 22 zwischen den Leiterebenen sind so ausgeführt, dass die Teilleiterebenen vonein ander Abstand haben und einen Kühlspalt<B>23</B> ein schliessen. Um nun den Stab zwischen der Ober- und Unterkante weiter zu versteifen, sind einzelne Teil leiter etwa in der Mitte der Leiterhöhe oder auch gegenüber dieser versetzt mit Kröpfunggen 24 ver sehen, die in den Kühlspalt zwischen den beiden Teil- leiterebenen hineinragen.
Die äusseren Teile<B>25</B> dieser Teilleiterkröpfungen kommen dabei an der gegenüber liegenden Teilleiterebene zum Anliegen, wodurch eine gute Sicherung gegen Verschiebungen der Teil leiter in den Kühlspalt hinein geschaffen wird. Zweck- mässigerweise wird man ebenso wie bei dem vor- erläuterten Ausführungsbeispiel Sorge tragen, dass durch Einschaltung einer isolierenden Schicht, z. B. aus aufgeklebtem Glimmer oder dergleichen, eine Isolierung zwischen den Kröpfungen und den Teil leitern geschaffen wird.
Bei dem Beispiel der Fig. <B>5</B> bis<B>7</B> sind Teilleiter <B>31</B> der beiden Leiterebenen I und<B>11</B> an den Stellen<I>X</I> derart nach dem Kühlspalt<B>33</B> zu ausgekröpft, dass sie eine gegenseitige Abstützung der ausgekröpften Teilleiter bzw. der Leiterebenen ermöglichen. Zur Isolierung ist in dem Kühlspalt<B>33</B> noch eine isolie rende Trennwand 34 vorgesehen, durch welche eine gegenseitige Berührung der Leiterauskröpfungen ver hindert ist., Die Trennwand 34 ist in den oberen und unteren Füllstücken<B>35</B> eingelassen.<B>36</B> bedeutet noch die üblicherweise vorgesehene Isolierhülse.
Die Lösung gemäss Fig. <B>5</B> bis<B>7</B> hat den Vorteil, dass die Kröpfungen wesentlich kleinere Abmessungen erhalten, als dies bei der Anordnung nach Fig. <B>3</B> erforderlich ist. Dieser Umstand trägt erheblich zur Erleichterung der Fertigung bei. Ausserdem gestattet aber diese Lösung auch, die Isolierung der Teilleiter an den Kröpfstellen zu vereinfachen und eine Beein trächtigung der Kühlwirkung hierdurch zu vermei den.
Grundsätzlich kann die in den Fig. 4 bis<B>7</B> an- gegebene Lösun <B>'g</B> auch dann Anwendung finden, wenn der Leiterstab 4 nebeneinanderliegende Leiterebenen aufweist und innerhalb<B>je</B> zweier Leiterebenen in üblicher Weise eine Stabverdrillung erfolgt. Im letz teren Fall kann die Anordnung auch derart getrof fen werden, dass der Kühlspalt zwischen zwei neben- einanderliegenden Teilleiterebenen vorgesehen wird.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel der Fig. <B>8</B> bis<B>13</B> wird eine sichere Distanzierung der in zwei Ebenen liegenden Teilleiter des Leiterstabes dadurch erreicht, dass die Teilleiter im Bereiche einer Gang höhe zwei- oder mehrfach in die andere Teilleiter- ebene abgekröpft werden. Bei dieser Anordnung er gibt sich, dass anstelle eines sich praktisch über die ganze Leiterhöhe erstreckenden Kanals zwei oder mehrere durch die Leiterumlenkungen an den Kröpf- stellen begrenzten Kanäle gebildet werden.
In Fig. <B>8</B> der Zeichnung ist ein Schnitt durch einen erfindungs gemäss ausgebildeten Leiterstab wiedergegeben. Die Fig. <B>9</B> und<B>10</B> zeigen schematisch bzw. vereinfacht in Seitenansicht C und Grundriss die Teilleiterführung. Wie insbesondere die letztgenannten Figuren erkennen las sen,
wird bei der erfindungsgemässen Anordnung der am obern Leiterende bei<B>y</B> in die vordere Leiterebene abgekröpfte Teilleiter 41 nicht mehr wie bisher zu einer am unteren Stabende liegenden Kröpfstelle durchgeführt, vielmehr wird dieser Leiter bereits nach dem Durchlaufen der halben Leiterhöhe wieder, wie bei x angedeutet ist, in die hintere Leiterebene abge- kröpft, wo er, wie gestrichelt in Fig. <B>9</B> angedeutet ist, bis zur unteren Stabseite durchgeführt wird, wor auf er wieder in die vordere Leiterebene abgekröpft wird.
In gleicher Weise wird der bei<B>y</B> an der unteren Stabseite in die vordere Ebene abgekröpfte Leiter 42 auf der vorderen Leiterseite bis etwa zur Mitte der Stabhöhe hochgeführt, wo er bei z ebenfalls in die hintere Leiterebene abgekröpft wird. Die Kröpfstel- len der von oben bzw. unten geführten Leiter liegen ab wechselnd nebeneinander.
Wie Fig. <B>8</B> erkennen lässt, unterscheidet sich die neue Leiterausführung von der bisher üblichen ge wissermassen dadurch, dass jeder Teilleiter nicht wie bisher über die Leiterhöhe in einer, sondern in zwei Ebenen infolge der Abkröpfung verläuft. Ausgezogene bzw. gestrichelte Pfeile deuten in Fig. <B>8</B> den Verlauf der sich über zwei Ebenen erstreckenden Leiter lagen an.
Selbstverständlich kann auch eine mehrfache, z. B. dreifache, Abkröpfung der Teilleiter innerhalb ihres sich über die Leiterhöhe erstreckenden Verlaufes vor gesehen werden, wie anhand der Fig. <B>11</B> bis<B>13</B> ver anschaulicht ist, die nach dem Vorstehenden ohne weiteres verständlich sein dürften.
Compound conductor rod for electrical AC power units It is common practice for electrical AC machines, especially large generators, to use composite conductor rods whose sub-conductors are routed in at least two sub-conductor levels in such a way that the individual sub-conductors at least once over the entire length of the conductor Run through bar height,
in order to prevent the occurrence of unequal voltages and thus an uneven current distribution in the individual sub-conductors or within the conductor bar, despite the size of the slot stray field changing over the bar height.
In the case of highly utilized machines that are provided with such ladder bars, efforts have recently been made to achieve a significant improvement in heat dissipation by bringing the coolant used for heat dissipation into contact with the conductors themselves as directly as possible.
It has already been proposed to achieve the required flow cross-section between the conductors in the case of conductor bars consisting of twisted sub-conductors because the sub-conductors, which are inclined over the length of the conductor and cranked on the upper or lower side of the bar into the other sub-conductor level, are between the sub-conductor levels at the cranked points be extended. As a result, the sub-conductor levels are kept at a certain distance from each other and thus a flow channel for the coolant used for conductor cooling (a gas, e.g.
Hydrogen or the like). In the event that a larger number of sub-conductors are arranged in the individual conductor levels, as is the case with machines with greater performance, this now results from the indicated embodiment The serious disadvantage is that the sub-conductors of the conductor levels are only held at a certain distance by the cranked connections at the upper or lower end edge of the conductor bar, while a safe distance between the sub-conductors of the two conductor levels is not guaranteed.
The invention is based on the object of avoiding this disadvantage. According to the invention, this is achieved in that spacers are formed by bends of the subconductors that protrude into the coolant channel. These allow a sufficiently secure support of the sub-conductors of the sub-conductor rows delimiting the cooling channel.
In the following, the invention will be explained in more detail using several exemplary embodiments: FIG. 1 shows a conductor bar according to the invention, which consists of two sub-bars with twisting carried out within the sub-bars and a steep meander-shaped guide of the spacing lines.
Fig. 2 shows another embodiment with inclined parallel guidance of the distancing Ver connecting lines between the upper and lower bars of the conductor levels.
Finally, FIG. 3 shows another embodiment, in which the sub-conductor connections are arranged so as to cross one another.
FIGS. 4 to 7 show two further exemplary embodiments with spacing through special crankings of the sub-conductors.
Finally, FIGS. 8 to 13 show further exemplary embodiments in which the ladder bars are bent one or more times into the other ladder level in the area of a pitch.
With <B> 1 </B> in the assembled conductor bar shown in Fig. 1 </B> the sub-conductors are referred to, which rise on the front bar half obliquely from right to left, directed upwards. The sub-conductors 2 of the rear half of the rod, however, rise obliquely upwards from left to right. A coolant gap <B> 3 </B> for the passage of the coolant is provided between the two bar halves or sub-conductor levels.
To ensure the width of this gap is maintained, the sub-conductors are twisted individually in each bar half, the sub-conductors merging into a meandering band at 4 after reaching the upper and lower bar edge, which runs vertically from top to bottom interspersed space between the sub-conductor levels. The meander turns lie alternately on the inside of the halves of the bar.
After the sub-conductor has meandered from top to bottom or vice versa, it re-enters the same bar half of the lattice bar and from there again runs obliquely upwards or vice versa. As is readily apparent, the coolant flow is practically hardly influenced by the meandering diversions, since the slight constriction of the coolant flow is meaningless.
In the arrangement according to FIG. 2, the subconductors <B> 1 </B> of the front half of the lattice bar and the subconductors 2 of the rear bar half are twisted individually, just as in FIG. 1. The arrangement here is such that after reaching the upper or lower edge of the bar at <B> 13 </B> in the cooling gap, the sub-conductors run inclined from the upper to the lower edge (or vice versa). As can be seen, the individual inclined diversions 14 and 15, offset in the longitudinal direction of the rod, are parallel to one another.
These lines 14 or <B> 15 </B> of the sub-conductors are used to punch the bar halves. In order to enable the coolant to pass through the coolant gap, the distancing diversions 14 or 15 are of such a width that they leave a passage cross-section free opposite the conductor plane of their own rod half.
FIG. 3 of the drawing shows a lattice bar which is constructed similarly to the lattice bar in FIG. 2, with the two partial conductor rows <B> 1 </B> and 2 again using the inclined diversions 14 and 14, respectively . <B> 15 </B> are twisted on one side. However, while in the arrangement of FIG. 2 the connecting conductors 14, which belong to the front sub-conductor level, run parallel to the diversions <B> 15 </B> belonging to the rear sub-conductor level, they are in the arrangement of FIG 3 </B> crossed, where they come to rest against each other at the crossing points <B> 6 </B>.
This provides another support point for distancing the partial head of the bar. In addition, the arrangement here is such that the diverters 14, which are part of the front conductor level <B> 1 </B> of the lattice bar, come to rest in the cooling gap on the inside of the rear conductor level 2, while they come to rest from the inside the front conductor level are distan ed. The same applies in reverse to the diverters <B> 15. </B>
As can be seen, especially in the arrangements according to FIGS. 2 and 3, the coolant is hindered to a certain extent in the flow when flowing through the conductor bar by the spacing diversions. Although this promotes the transfer of heat from the partial conductors to the coolant due to good turbulence, it is, on the other hand, advisable not to select the coolant speed too high in this arrangement so as not to obtain excessive flow losses.
It therefore proves to be expedient to use a corre sponding coolant in which no high flow rates are required. In particular, hydrogen with an excess pressure of several atmospheres or a liquid such as <B> oil </B> or clophen can be used as a coolant.
The further exemplary embodiment in FIG. 4 is a conductor bar composed of sub-conductors, the sub-conductors of which are inclined in two planes and are bent at the upper and lower edge of the bar into the other conductor plane. 21 in this figure denote the Teiffleiter, which <B> - </B> as said <B> - </B> cross over into another ladder level at the upper or lower edge of the rod.
The cranked connections 22 between the conductor planes are designed in such a way that the sub-conductor planes are spaced from one another and enclose a cooling gap <B> 23 </B>. In order to further stiffen the rod between the upper and lower edge, individual partial conductors are provided approximately in the middle of the height of the ladder or offset with respect to this with cranks 24 that protrude into the cooling gap between the two partial conductor levels.
The outer parts <B> 25 </B> of these subconductor crankings come to rest against the opposite subconductor level, as a result of which a good safeguard against displacement of the subconductors into the cooling gap is created. Expediently, as in the exemplary embodiment explained above, care will be taken to ensure that by including an insulating layer, e.g. B. glued mica or the like, insulation between the cranks and the part is created conductors.
In the example of FIGS. 5 to 7, sub-conductors 31 of the two conductor levels I and 11 are at positions I> X </I> so cranked after the cooling gap <B> 33 </B> that they enable mutual support of the cranked sub-conductors or the conductor levels. For insulation, an insulating partition 34 is provided in the cooling gap <B> 33 </B>, by means of which mutual contact of the conductor crankings is prevented., The partition 34 is in the upper and lower filler pieces <B> 35 </ B> let in. <B> 36 </B> still means the insulating sleeve usually provided.
The solution according to FIGS. 5 to 7 has the advantage that the crankings are given significantly smaller dimensions than in the case of the arrangement according to FIG. 3 is required. This fact contributes significantly to the facilitation of the production. In addition, however, this solution also allows the insulation of the sub-conductors to be simplified at the crimping points and thereby avoiding impairment of the cooling effect.
In principle, the solution given in FIGS. 4 to 7 can also be used when the conductor bar 4 has conductor levels lying next to one another and within each <B> B> two conductor levels a rod twisting takes place in the usual way. In the latter case, the arrangement can also be made in such a way that the cooling gap is provided between two adjacent sub-conductor levels.
In the further exemplary embodiment of FIGS. 8 to 13, the sub-conductors of the ladder bar lying in two planes are reliably spaced apart by the fact that the sub-conductors are two or more high in the area of a corridor be cranked several times to the other sub-conductor level. With this arrangement, it is found that, instead of one channel extending practically over the entire height of the ladder, two or more channels are formed which are delimited by the ladder deflections at the crank points.
In FIG. 8 of the drawing, a section through a conductor bar designed according to the invention is shown. FIGS. 9 and 10 show the partial conductor routing schematically or in a simplified manner in side view C and floor plan. As the last-named figures in particular show,
In the arrangement according to the invention, the partial conductor 41 cranked at the upper end of the conductor at <B> y </B> into the front conductor level is no longer carried out to a cranked point at the lower end of the rod as was previously the case; , as indicated at x, bent into the rear ladder plane, where it, as indicated by dashed lines in Fig. 9, is carried out to the lower side of the bar, whereupon it is bent back into the front ladder plane becomes.
In the same way, the conductor 42, which is angled at the lower side of the rod into the front level, is led up on the front side of the conductor to approximately the middle of the rod height, where it is also angled at z into the rear level of the ladder. The crimped points of the conductors led from above and below alternately lie next to each other.
As can be seen in FIG. 8, the new ladder design differs from the usual ge to a certain extent in that each sub-ladder does not run over the ladder height in one, but in two planes as a result of the bend. Solid or dashed arrows indicate in FIG. 8 the course of the conductors extending over two levels.
Of course, a multiple, z. B. three-fold, bend of the sub-ladder within their course extending over the ladder height can be seen before, as illustrated in FIGS. 11 to 13, which after the above without further should be understandable.