CH532860A - Ankerwicklungsstab - Google Patents

Description

  
 



  Ankerwicklungsstab
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ankerwicklungs stab für elektrische Maschinen mit hoher magnetischer Feld induktion, welcher aus mindestens zwei Gruppen von fla chen Teilleitern besteht, die derart miteinander verdrillt sind, dass jeder Teilleiter durch sämtliche Stellen des Stab querschnittes geführt wird.



   In Zukunft zu erwartende Synchrongeneratoren grosser
Leistung werden mit einem Induktor ausgerüstet sein, dessen Erregerwicklung im supraleitenden Bereich arbeitet.



   Damit erübrigen sich magnetische Eisenwege und die An kerwicklungsstäbe werden dem gesamten Hauptfeld ausgesetzt sein.



   Auch Turbogeneratoren konventioneller Bauart und grosser Leistung weisen einen breiten Luftspalt auf, der durch die Forderung nach einer Mindestgrösse des Kurzschlussverhältnisses bedingt ist. Da andererseits die transiente Reaktanz einen gegebenen Höchstwert nicht überschreiten soll, ist es sinnvoll, einen Teil der Wicklungsstäbe im Luftspalt anzuordnen.



   Solche, ausserhalb des Ankereisens angeordnete Wicklungsstäbe werden vom Hauptfeld und einem starken Querfeld durchsetzt.



   Die Aufteilung des Stabquerschnittes in Einzelleiter, wie sie in bekannten Seilstäben wie z. B. bei Roebelstäben, Schrankstäben etc. durchgeführt wird, genügt daher nicht mehr, um die in den stromführenden Einzelleitern hervorgerufenen Wirbelströme und die damit verbundenen Zusatzverluste hinreichend klein zu halten.



   Die an sich bekannte Unterteilung der Ankerleiter in Teilleiter, die seilförmig verdrillt sind, führt dazu, dass die in den einzelnen koaxialen Teilleiterschichten vom rotierenden Hauptfeld induzierten Spannungen nicht gleich gross sind und Ausgleichsströme (Schlingströme) in den Teilleitern fliessen können. Durch die Verwendung von nur einer Schicht von Teilleitern kann dieser Nachteil behoben werden. Um für den Stromdurchgang genügend Kupferquerschnitt zur Verfügung zu haben, müssen die Teilleiter jedoch dicker ausgeführt werden und damit steigen wieder die in ihnen induzierten Wirbelstromverluste.



   Bei einer anderen Ausführungsform sind die Ankerleiter hinreichend unterteilt. Da diese Teilleiter längs des aktiven Eisens achsparallel geführt werden, induziert das Hauptfeld in ihnen Spannungen, die wesentlich voneinander abweichen. Die einzelnen Teilleiter müssen also getrennt und von einander isoliert mit Teilleitern der korrespondierenden Spulenseite verbunden werden, wobei ganz bestimmte Verdrillungsvorschriften im Wickelkopf zu beachten sind. Eine vollständige Kompensation der zwischen den Teilleitern entstehenden Spannungen ist nicht möglich, so dass trotz einer sehr aufwendigen Wicklungskonstruktion Schlingstromverluste entstehen.



   Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Ankerwicklungsstabes, der diese Nachteile nicht aufweist.



   Der erfindungsgemässe Ankerwicklungsstab ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teilleiter aus einer Vielzahl von voneinander elektrisch isolierten, miteinander verdrillten Elementarleitern besteht.



   Damit sich innerhalb der Teilleiter keine oder nur ganz geringe Schlingströme bilden können ist es zweckmässig, dass die Elementarleiter jedes Teilleiters derart miteinander verdrillt sind, dass jeder oder zumindest die Mehrzahl der Elementarleiter sämtliche Stellen des Teilleiterquerschnittes gleichmässig oft durchläuft.



   Vorteilhafterweise besteht jeder Teilleiter aus einer Vielzahl von auf einen rechteckförmigen Teilleiterquerschnitt zusammengepressten und voneinander isolierten Elementarleitern.



   Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen wassergekühlten Roebelstab;
Fig. 2 bis 5 ein Verfahren zur Herstellung der Teilleiter;
Fig. 6 einen Querschnitt durch einen mit einem Kühlrohr versehenen Teilleiter;
Fig. 7 einen Querschnitt analog Figur 6, jedoch mit verpressten Elementarleitern;
Fig. 8 einen Querschnitt analog Fig. 6, jedoch mit einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Elementarlei tern;
Fig. 9 eine Seitenansicht auf einen Teil eines mit einem Kühlrohr und gekröpften Elementarleitern versehenen Teilleiters; und
Fig. 10 einen Schnitt gemäss der Linie X-X in Fig. 9.  



   Der in Fig. 1 dargestellte Roebelstab besteht aus zwei Gruppen a und b von flachen Teilleitern 1, die derart miteinander verdrillt sind, dass jeder Teilleiter durch sämtliche Stellen des Stabquerschnittes geführt wird.



   Zur Innenkühlung des Roebelstabes sind zwischen den Teilleitern 1 vier Hohlleiter 2 zur Durchleitung eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmediums vorgesehen.



   Um zu verhindern, dass infolge der ungleichmässigen Feldverteilung über den Querschnitt der Teilleiter zwischen Teilen ein und desselben Leiters Potentialdifferenzen auftreten, die sich im Innern des Leiters ausgleichen und zu starken Wirbelströmen führen, besteht nun jeder der Teilleiter 1 aus einer Vielzahl von voneinander elektrisch isolierten, miteinander verdrillten Elementarleitern 3. Um die   Schling-    ströme, die sich innerhalb eines Teilleiters ausbilden   könnter    weitgehend zu unterdrücken, werden die Elementarleiter derart miteinander verdrillt, dass jeder der Elementarleiter sämtliche Stellen des Teilleiters möglichst gleichmässig oft durchläuft. Somit ist jeder Teilleiter 1 des Roebelstabes als Seilleiter ausgebildet.

  Jeder Elementarleiter 3 jedes Teilleiters ist vom benachbarten Elementarleiter isoliert und ursprünglich mit rundem Querschnitt versehen.



   Die Teilleiter 1 werden bei ihrer Herstellung auf den gewünschten Rechteck-Querschnitt gewalzt oder gepresst, und dabei werden so hohe Drücke angewendet, dass die Elementarleiter einen polygonartigen Querschnitt annehmen und ein Füllgrad des so erzeugten Teilleiters von über 66    /0    entsteht.



   In den Fig. 2 bis 5 ist ein beispielsweises Verfahren zur Herstellung eines Teilleiters dargestellt. Gemäss diesem wird von einem Kranz Elementarleiter 3a mit rundem Querschnitt ausgegangen (Fig. 2), die schraubenlinienförmig auf ein die Form eines Dornes 4 aufweisendes Hilfswerkzeug aufgewickelt werden. Danach werden die Elementarleiter 3a auf einen flachen Teil 4' des Dornes (Fig. 3) und schlussendlich ganz von diesem abgezogen, so dass ein einlagiges Flachseil (Fig. 4) entsteht. Dieses derart hergestellte Flachseil wird danach durch Walzen oder Pressen verdichtet (Fig.



  5), um einen guten Füllgrad des Teilleiters zu erzielen.



   Wie aus Fig. 6 ersichtlich, kann anstatt eines Dornes auch ein Kühlrohr 5 benützt werden, um die Elementarleiter 3 schraubenlinienförmig auf diesem anzuordnen.



   Zur Erzielung eines guten Füllgrades kann man den Hohlleiter 5 des in Fig. 6 dargestellten Teilleiters mit einem druckfesten Füllstoff füllen und den gesamten Teilleiter pressen, bis die Elementarleiter 3 wie aus Fig. 7 ersichtlich, einen weitgehend rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.

 

   Anstatt wie gemäss Fig. 6 Elementarleiter 3 mit runden Querschnitt zu verwenden können, wie aus Fig. 8 ersichtlich, auch solche mit rechteckförmigem Ausgangsquerschnitt verwendet werden, um einen besseren Füllgrad und eine geringere notwendige Pressung zu erzielen.



   Bei dem in den Fig. 9 und 10 dargestellten Teilleiter verlaufen die einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Elementarleiter 3 nicht mehr als Kranz um den Kühlleiter 5, sondern weisen auf den beiden Schmalseiten des letzteren Kröpfungen 6 auf, um den Übergang von einer Kühlleiter Breitseite auf die andere in regelmässigen Abständen zu ermöglichen.



   Gemäss einer anderen möglichen Ausführungsform können die Teilleiter in bekannter Weise als Roebel- oder Schränkstab ausgeführt sein. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Ankerwicklungsstab für elektrische Maschinen mit hoher magnetischer Feldinduktion, welcher aus mindestens zwei Gruppen von flachen Teilleitern besteht, die derart miteinander verdrillt sind, dass jeder Teilleiter durch sämtliche Stellen des Stabquerschnittes geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teilleiter (1) aus einer Vielzahl von voneinander elektrisch isolierten, miteinander verdrillten Elementarleitern (3) besteht.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Ankerwicklungsstab nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Elementarleiter (3) jedes Teilleiters (1) derart miteinander verdrillt ist, dass jeder Elementarleiter (3) sämtliche Stellen des Teilleiterquerschnittes gleich oft durchläuft.

   2. Ankerwicklungsstab nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teilleiter (1) aus einer Vielzahl von auf einen rechteckförmigen Teilleiterquerschnitt zusammengepressten und voneinander isolierten Elementarleitern (3) besteht.

   3. Ankerwicklungsstab nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teilleiter aus einem einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Kühlleiter (2, 5) mit mindestens angenähert schraubenlinienförmig um diesen herumlaufenden Elementarleitern (3) besteht.

   4. Ankerwicklungsstab nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elementarleiter einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.

   5. Ankerwicklungsstab nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elementarleiter mit Kröpfungen versehen sind, um den Wechsel von einer Seite des Kühlleiters auf die gegenüberliegende Seite des letzteren zu ermöglichen.

   6. Ankerwicklungsstab nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teilleiter als Roebelstab oder Schränkstab ausgebildet ist.