Wicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Turbogenerators Das Nutenquerfeld in den Wicklungsnuten elek trischer Maschinen verdrängt die Ströme in massivem Wicklungsmaterial einseitig. Diese ungleichmässige Stromverteilung wirkt sich in erhöhten Kupferver lusten aus. Um den unerwünschten Einfluss des Nu tenquerfeldes möglichst auszuschalten, werden bereits seit langem die Stäbe nicht mehr aus massivem Ma terial, sondern aus gegeneinander isolierten Einzellei tern aufgebaut, die zudem noch so verdrillt sind, dass sich in den von je zwei Einzelleitern gebildeten Schlei fen die von Streuflüssen gebildeten Spannungen auf heben.
Dazu ist es allerdings notwendig, die zu Leiter stäben zusammengefassten Einzelleiter mindestens um 360 zu verdrillen, d.h. jeder einzelne Teilleiter des gleichen Leiterstabes muss über die aktive Eisenlänge mindestens einmal jede mögliche Lage eingenommen haben.
Infolge der Stirnstreufelder entstehen jedoch auch in einem um 360 verdrillten Leiter noch zusätzliche Verluste, die durch die 360 -Verdrillung nicht mehr ausgeglichen werden können. Man hat deshalb schon vorgeschlagen, die Leiterstäbe um 540 zu verdrillen, um auch die von den Stirnstreufeldern herrührenden Störspannungen auszugleichen. Dem gleichen Zweck dienen auch Wicklungsanordnungen, bei denen die Wickelköpfe von um 360 verdrillten Leiterstäben nochmals für sich verdrillt sind.
Beide Wicklungsarten bedingen aber eine grosse Anzahl von Kröpfstellen im Stab, die nur schwer un terzubringen sind. Bei der letzteren Ausführung ist es ausserdem sehr schwierig, die verdrillten Wickel kopfenden in die gewünschte, bei Turbogeneratoren meist evolvente Form zu bringen. Ausserdem kann die Verdrillung der Wickelkopfenden nur wirkungs- voll sein, wenn man den Verlauf des Stimstreufeldes genau kennt,
da man dementsprechend die Abstände der Kröpfstellen variieren muss.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, schlägt die Erfindung eine Wicklung einer elektrischen Ma schine mit Leiterstäben mit um 180 verdrillten Teil leitern vor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwei im gleichen Nutenquerfeld liegende Stäbe mit durch isolierten Teilleitern in Reihe geschaltet sind, wobei ein Stab verdrillt ist, während der andere in gleichem Drehsinn verdrillt ist, wenn er von der gleichen Ma schinenseite aus gesehen am Eintritt in seine Nut das gleiche Teilleiterbild zeigt wie der erste genannte Stab beim Austritt aus seiner Nut,
oder im entgegengesetz ten Drehsinn verdrillt ist, wenn sein Teilleiterbild beim Nuteintritt das gleiche Aussehen hat wie das Teil leiterbild des erstgenannten Stabes beim Nuteintritt.
Im Gegensatz zu der bisherigen Praxis, jeden ein zelnen Leiterstab nur um 360 zu verdrillen, wird ge- mäss der Erfindung jeder Stab nur um 180 verdrillt. Eine solche Verdrillung ist ohne Schwierigkeiten auch bei kurzen aktiven Eisenlängen und Stäben mit gros- ser Teilleiterzahl unterzubringen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt zwei Leiterstäbe I und 1I, die beide im gleichen Nutenquerfeld liegen und in Serie geschaltet sind. Die Einzelleiter 1 bis 6 beider hintereinander geschalteter Stäbe sind durchisoliert. Die Teilleiterbil- der a und b des Stabes I entsprechen den Schnitten längs den Linien A-A und B-B am Eintritt des Stabes in bzw. beim Austritt des Stabes aus seiner Nut.
Eben so entsprechen die Teilleiterbilder c und d des Stabes 11 den Schnitten längs den Linien C-C und D-D beim Eintritt des Stabes in bzw. beim Austritt des Stabes aus seiner Nut. Wie man leicht feststellen kann, zeigt der Stab II am Eintritt in seine Nut das gleiche Teil leiterbild wie der Stab I beim Austritt aus seiner Nut. Dann ist der Stab 1I von der gleichen Maschinenseite gesehen im gleichen Drehsinn verdrillt wie der Stab I.
Fig. 2 zeigt im Prinzip das gleiche Bild wie Fig. 1 und die Bezeichnungen entsprechen denen in Fig. 1. Hier zeigt aber der Stab II beim Eintritt in seine Nut im Gegensatz zu Fig. 1 das gleiche Bild wie der Stab I beim Eintritt in seine Nut. Der Stab 1I ist nun von der gleichen Maschinenseite aus gesehen im entge gengesetzten Drehsinn verdrillt wie der Stab I.
Die Wicklung gemäss der Erfindung hat die glei chen elektrischen Vorteile wie die bisher übliche 540 Verdrillung jedes einzelnen Leiterstabes. Die Hinter einanderschaltung zweier je um 180 verdrillter Stäbe aus durchisolierten Teilleitern in den beschriebenen Verdrillungsrichtungen ermöglicht ebenfalls einen völ ligen Ausgleich der vom Nutenquerfeld und von den tangentialen und radialen Komponenten des Stirn streufeldes erzeugten Spannungen,
da auch hier jeder Einzelleiter beimDurchlauf von zweiNuten jede mög liche Lage inerhalb der Nuten einnimmt.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Anzahl der Kröpfstellen gegenüber der 540 Verdrillung um Y geringer ist.
Die Erfindung ist aber nicht auf das Ausführungs beispiel beschränkt.
Man kann z.B. auch ein ganzzahliges Vielfaches von zwei Leiterstäben in Reihe schalten. Von dieser Anzahl in Reihe geschalteter Stäbe gleichen sich im mer zwei gegenseitig aus, die im gleichen Nutenquer- feld liegen. Diese beiden müssen nicht zwangsläufig nebeneinander in direkt benachbarten Nuten liegen, sondern es kann sich zum Beispiel bei vier hinterein- andergeschalteten Stäben der erste Stab mit dem drit ten und der zweite mit dem vierten ausgleichen.
D.h. also, dass zwischen je zwei sich ausgleichenden Stäben eine beliebige Anzahl weiterer Stäbe geschal tet sein kann, die sich ihrerseits wiederum zusammen mit geeigneten anderen Stäben, die irgendwo in der Wicklung liegen können, ausgleichen.
Zweckmässigerweise empfiehlt es sich auch, nach jedem sich ausgleichenden Stabpaar oder einem ganz- zahligen Vielfachen davon, an Stellen also, an denen jeweils ein völliger Ausgleich der Störspannungen stattgefunden hat, die Einzelleiter der Stäbe unterein ander kurzzuschliessen und dort massive Stirnverbin dungen vorzusehen.
Die Erfindung ist aber nicht auf Stäbe mit zwei Ebenen beschränkt. Sie kann auch angewendet werden bei Stäben mit vier Leiterebenen, die in sehr breiten Nuten angeordnet sind. Bei solchen Vier-Ebenen-Stä- ben empfiehlt es sich, die beiden inneren Ebenen un- tereinander um 180 zu verdrillen und die beiden äus- seren Ebenen um die inneren Ebenen herum ebenfalls um 180 zu verdrillen.
Die beiden inneren bzw. die beiden äusseren Ebenen werden dann mit den entsprechenden Ebenen gleichwertiger Stäbe in Reihe geschaltet.
Winding of an electrical machine, in particular a turbo generator. The slot transverse field in the winding slots of electrical machines displaces the currents in solid winding material on one side. This uneven current distribution results in increased copper losses. In order to eliminate the undesired influence of the groove transverse field as far as possible, the bars have long been no longer made of solid material, but of individual conductors that are insulated from one another and that are also twisted so that the loops formed by two individual conductors each remove tensions created by leakage flux.
To do this, however, it is necessary to twist the individual conductors combined into conductor bars by at least 360, i.e. Each individual sub-conductor of the same conductor bar must have assumed every possible position at least once over the active iron length.
As a result of the frontal stray fields, however, additional losses occur even in a conductor twisted by 360, which can no longer be compensated for by the 360 twist. It has therefore already been proposed to twist the conductor bars by 540 in order to compensate for the interference voltages originating from the front stray fields. Winding arrangements in which the winding heads of conductor bars twisted by 360 are twisted again for themselves serve the same purpose.
Both types of winding, however, require a large number of crimping points in the rod, which are difficult to accommodate. In the latter embodiment, it is also very difficult to bring the twisted winding head ends into the desired, in turbo-generators usually involute shape. In addition, the twisting of the end of the winding head can only be effective if you know the exact course of the stray field,
because you have to vary the distances between the crimping points accordingly.
To avoid these difficulties, the invention proposes a winding of an electrical Ma machine with conductor bars with twisted 180 part conductors, which is characterized in that two bars lying in the same groove transverse field are connected in series with partial conductors isolated by, with one bar twisted is, while the other is twisted in the same direction of rotation, if, viewed from the same machine side, it shows the same partial conductor pattern at the entry into its groove as the first-mentioned rod when exiting its groove,
or is twisted in the opposite direction of rotation if its partial conductor pattern when entering the groove has the same appearance as the partial ladder pattern of the first-mentioned rod when entering the groove.
In contrast to the previous practice of twisting each individual conductor bar only by 360, according to the invention each bar is only twisted by 180. Such a twist can be accommodated without difficulty even with short active iron lengths and rods with a large number of partial conductors.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.
Fig. 1 shows two conductor bars I and 1I, both of which lie in the same groove transverse field and are connected in series. The individual conductors 1 to 6 of both bars connected in series are fully insulated. The partial conductor images a and b of the rod I correspond to the sections along the lines A-A and B-B at the entry of the rod into and when the rod exits its groove.
In the same way, the conductor patterns c and d of the rod 11 correspond to the sections along the lines C-C and D-D when the rod enters or exits its groove. As you can easily see, the bar II shows the same part of the ladder diagram at the entrance into its groove as the bar I when exiting its groove. Then rod 1I is twisted in the same direction of rotation as rod I, seen from the same machine side.
In principle, FIG. 2 shows the same image as FIG. 1 and the designations correspond to those in FIG. 1. Here, however, the rod II when entering its groove, in contrast to FIG. 1, shows the same image as the rod I when entering its groove. Rod 1I is now twisted in the opposite direction of rotation as seen from the same side of the machine as rod I.
The winding according to the invention has the same electrical advantages as the previously common 540 twisting of each individual conductor bar. The series connection of two rods, each twisted by 180, made of fully insulated partial conductors in the twisting directions described also enables complete compensation of the stresses generated by the transverse field of the groove and by the tangential and radial components of the frontal stray field
because here, too, each individual conductor assumes every possible position within the slots when passing through two slots.
A major advantage of the invention is that the number of crimping points is Y less than the 540 twist.
The invention is not limited to the execution example.
One can e.g. also connect an integral multiple of two conductor bars in series. Of this number of bars connected in series, two that are in the same groove transverse field always balance each other out. These two do not necessarily have to be next to each other in directly adjacent grooves; for example, with four bars connected one behind the other, the first bar can be balanced with the third and the second with the fourth.
I.e. so that any number of other bars can be switched between each two compensating bars, which in turn balance each other together with other suitable bars that can be located anywhere in the winding.
Appropriately, it is also advisable to short-circuit the individual conductors of the rods and to provide massive end connections after each balancing pair of rods or an integer multiple thereof, i.e. at points where the interference voltages have been completely balanced.
The invention is not limited to bars with two levels. It can also be used for bars with four conductor levels which are arranged in very wide grooves. In the case of such four-level rods, it is advisable to twist the two inner levels by 180, and to twist the two outer levels around the inner levels by 180 as well.
The two inner or the two outer levels are then connected in series with the corresponding levels of equivalent bars.