Mehrschichtige Erregerwicklung mit Innenkühlung der Leiter für schnellaufende Synchrongeneratoren Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrschich tige Erregerwicklung mit Innenkühlung der Leiter für schnellaufende Synchrongeneratoren.
Bekannt sind Läufer schnellaufender Synchronma schinen, bei denen die Erregerwicklungen mit einer Innenkühlung der Leiter in Form konzentrischer Spu len ausgeführt sind. In. diesen Läufern gelingt es aber nicht, selbst bei individueller Zu- und Ableitung des Kühlmittels, z.
B. der Flüssigkeit, direkt an jede kon zentrische Spule der heute üblichen Form den erforder lichen grossen Flüssigkeitsdurchfluss durch die Wicklung ohne verhältnismässig grosse Förderhöhe zu gewährlei sten, weil diese Spulen eine verhältnismässig hohe An zahl von Windungen aufweisen und deswegen die Sek- tionierung von konzentrischen Spulen im Flüssigkeits trakt zur Verminderung von Druckgefällen mit bedeu tenden konstruktiven und technologischen Schwierigkei ten verbunden ist.
Es wurden bereits Versuche zur Sektionierung der Erregerwicklung der Läufer von schnellaufenden Syn chronmaschinen im Kühltrakt unternommen, jedoch führten sie zu keinem Erfolg, da die Zu- und Ab- leitungsstellen des Kühlmittels an die Windungen der Erregerwicklung schwer zugänglich sind.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Wirksamkeit der Innenkühlung der Leiter von Erreger wicklungen bei schnellaufenden Synchronmaschinen (z. B. Turbogeneratoren), zu erhöhen und das Druck gefälle im Kühlmitteltrakt zu vermindern.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Zuverlässigkeit des Kühlsystems.
Die erfindungsgemässe mehrschichtige Erregerwick lung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einzelnen gleichausgeführten, elektrisch in einer Schleifen- oder Wellenwicklung verbundenen Halbwindungen besteht, deren jede zwecks getrennter Innenkühlung der Leiter an der einen Seite einen Eingang für das ,Kühlmittel und an der anderen Seite einen Ausgang für das Kühlmittel aufweist. Die Sektionen der Erregerwicklung können vorteilhaft nach dem Schleifen- oder Wellenschema ver bunden werden.
Jede Halbwindung der Sektion kann ausserdem einen Ein- und einen Ausgang für die Innen kühlung der Leiter aufweisen oder es können \mehrere Halbwindungen in jeder Sektion im Kühltrakt in Reihe verbunden und mit einem gemeinsamen Ein- sowie einem gemeinsamen Ausgang für die Innenkühlung der Leiter versehen sein.
Um das Wesen der Erfindung besser zu erklären, wird im nachfolgenden ein Ausführungsbeispiel aus führlich unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeich-_ nung beschrieben.
Es zeigt: Fig. 1 eine Variante des elektrischen Verbindungs schemas der Erregerwicklung, und Fig. 2 eine Variante des Schemas für den Wasser durchfluss durch die in Fig. 1 dargestellte Erregerwick lung.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen, ist die Erregerwicklung des Läufers einer Synchronmaschine aus einzelnen Sek tionen 1, 2, 3, 4 ausgeführt, die auf dem Läuferumfang verteilt sind. Die genannten Sektionen 1, 2, 3, 4 können in einer mehrschichtigen Wicklung mit zwei, vier, sechs usw. Schichten verlegt sein. In dem beschriebenen Aus führungsbeispiel sind die Sektionen 1, 2, 3, 4 in zwei Reihen verlegt, wobei die Sektionen 1, 3 der oberen Reihe durch ungerade und die Sektionen 2,4 der un teren Reihe durch gerade Zahlen gekennzeichnet sind.
Die Sektionen 1, 2, 3, 4 der Erregerwicklung wer den miteinander nach dem Schleifen- oder Wellen schema verbunden (in Fig. 1 sind die Sektionen nach dem Schleifenschema verbunden).
Zur Verbesserung der Innenkühlung der Leiter der Erregerwicklung sind die Halbwindungen jeder Sektion mit individuellen Eingängen 5 (Fig. 2) und Ausgängen 6 für ein Kühlmittel, z. B. Wasser versehen (als Kühl mittel kann man auch eine andere Flüssigkeit oder ein Gas verwenden).
Es ist möglich, die Innenkühlung der Leiter der Erregerwicklung auch auf eine andere Weise zu ver wirklichen. So kann man z. B. in jeder Sektion die Halbwindungen der Erregerwicklung in Gruppen von je zwei, drei oder mehr Halbwindungen vereinigen und diese im Kühltrakt miteinander in Reihe verbinden, wobei jede Gruppe mit einem gemeinsamen Eingang und einem gemeinsamen Ausgang für die Kühlflüssigkeit versehen ist.
Eine solche Verteilung des Kühltraktes in einzelne Abschnitte mit der Länge einer oder mehrerer Halb windungen erlaubt es, die erforderliche Förderhöhe der Kühlflüssigkeit zu vermindern und die Wirksamkeit der Kühlung der Erregerwicklung zu erhöhen.
Die Verbindung von Sektionen der Erregerwicklung nach dem Wellen- oder Schleifenschema gewährleistet ausserdem den freien Zugang zu jeder Baueinheit des Kühltraktes sowohl bei der Herstellung als auch im Betrieb, was die Betriebssicherheit des .Kühlsystems er höht.
Multi-layer excitation winding with internal cooling of the conductors for high-speed synchronous generators The present invention relates to a multilayer excitation winding with internal cooling of the conductors for high-speed synchronous generators.
Runners of high-speed Synchronma machines are known, in which the excitation windings are designed with an internal cooling of the conductor in the form of concentric Spu len. In. these runners do not succeed, even with individual supply and discharge of the coolant, eg.
B. the liquid, the necessary large liquid flow through the winding without a relatively large delivery head to guarantee directly to each concentric coil of today's usual form, because these coils have a relatively high number of turns and therefore the sectioning of concentric Coils in the liquid tract to reduce pressure gradients are associated with significant constructive and technological difficulties.
Attempts have already been made to section the excitation winding of the rotor of high-speed synchronous machines in the cooling section, but they have not led to any success, since the inlet and outlet points of the coolant on the turns of the excitation winding are difficult to access.
It is an object of the present invention to increase the effectiveness of the internal cooling of the conductor of exciter windings in high-speed synchronous machines (e.g. turbo-generators) and to reduce the pressure drop in the coolant tract.
Another object of the invention is to increase the reliability of the cooling system.
The multi-layer excitation winding according to the invention is characterized in that it consists of individual, identically designed, electrically connected half-turns in a loop or wave winding, each of which has an input for the coolant on one side and an output on the other for the purpose of separate internal cooling of the conductors for the coolant. The sections of the field winding can advantageously be connected according to the loop or wave scheme.
Each half-turn of the section can also have an inlet and an outlet for the internal cooling of the conductors, or several half-turns in each section in the cooling section can be connected in series and provided with a common inlet and a common outlet for the internal cooling of the conductors .
In order to better explain the essence of the invention, an exemplary embodiment is described in detail below with reference to the accompanying drawing.
It shows: FIG. 1 a variant of the electrical connection scheme of the exciter winding, and FIG. 2 a variant of the scheme for the water flow through the exciter winding shown in FIG. 1.
As can be seen from Fig. 1, the field winding of the rotor of a synchronous machine is made of individual sec-tions 1, 2, 3, 4, which are distributed on the rotor circumference. The sections 1, 2, 3, 4 mentioned can be laid in a multilayer winding with two, four, six etc. layers. In the exemplary embodiment described, the sections 1, 2, 3, 4 are laid in two rows, with the sections 1, 3 of the upper row being marked by odd numbers and the sections 2.4 of the lower row by even numbers.
The sections 1, 2, 3, 4 of the field winding who are connected to each other according to the loop or wave scheme (in Fig. 1, the sections are connected according to the loop scheme).
To improve the internal cooling of the conductor of the excitation winding, the half-turns of each section are provided with individual inputs 5 (FIG. 2) and outputs 6 for a coolant, e.g. B. water (as a coolant you can also use another liquid or gas).
It is possible to implement the internal cooling of the conductor of the field winding in a different way. So you can z. B. combine the half-turns of the excitation winding in groups of two, three or more half-turns in each section and connect them in series in the cooling section, each group being provided with a common input and a common output for the cooling liquid.
Such a distribution of the cooling tract into individual sections with the length of one or more half-turns makes it possible to reduce the required head of the cooling liquid and to increase the effectiveness of the cooling of the field winding.
The connection of sections of the excitation winding according to the wave or loop scheme also ensures free access to every structural unit of the cooling section, both during manufacture and during operation, which increases the operational safety of the cooling system.