CH477111A - Multi-layer excitation winding with internal cooling of the conductors for high-speed synchronous generators - Google Patents

Multi-layer excitation winding with internal cooling of the conductors for high-speed synchronous generators

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Publication number
CH477111A
CH477111A CH1281166A CH1281166A CH477111A CH 477111 A CH477111 A CH 477111A CH 1281166 A CH1281166 A CH 1281166A CH 1281166 A CH1281166 A CH 1281166A CH 477111 A CH477111 A CH 477111A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
internal cooling
conductors
excitation winding
coolant
speed synchronous
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Application number
CH1281166A
Other languages
German (de)
Inventor
Pavlovich Ivanov Nikolai
Original Assignee
Le Vnii Elektromekhaniki
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/22Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of hollow conductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description

  

  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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Mehrschichtige Erregerwicklung mit Innenkühlung der Leiter für schnellaufende Synchrongeneratoren, da durch gekennzeichnet, dass diese aus einzelnen gleich ausgeführten, elektrisch in einer Schleifen- oder Wellen wicklung verbundenen Halbwindungen (1, 2, 3, 4) be steht, deren jede zwecks getrennter Innenkühlung der Leiter an der einen Seite einen Eingang (5) für das Kühlmittel und an der anderen Seite einen Ausgang (6) für das Kühlmittel aufweist. PATENT CLAIM Multi-layer excitation winding with internal cooling of the conductors for high-speed synchronous generators, characterized in that they consist of individual identical half-windings (1, 2, 3, 4) connected electrically in a loop or wave winding, each of which is for the purpose of separate internal cooling Head has an inlet (5) for the coolant on one side and an outlet (6) for the coolant on the other side. UNTERANSPRUCH Erregerwicklung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Halbwindungen in Sektionen ver bunden sind, deren jede mehrere Leiter einschliesst, wobei die Halbwindungen einer jeden Sektion zum Durchfluss des Kühlmittels in Reihe verbunden sind und einen gemeinsamen Eingang sowie einen gemeinsamen Ausgang aufweisen. SUBCLAIM Excitation winding according to claim, characterized in that the half-turns are connected in sections, each of which includes several conductors, the half-turns of each section are connected in series for the flow of the coolant and have a common input and a common output.
CH1281166A 1966-09-05 1966-09-05 Multi-layer excitation winding with internal cooling of the conductors for high-speed synchronous generators CH477111A (en)

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