DE1012998B

DE1012998B - Elektrische Maschine mit Innenkuehlung der Leiter

Info

Publication number: DE1012998B
Application number: DES30343A
Authority: DE
Inventors: Hans Trassl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-09-22
Filing date: 1952-09-22
Publication date: 1957-08-01

Description

Elektrische Maschine mit Innenkühlung der Leiter Es ist bekannt, bei elektrischen Maschinen eine Verbesserung der Wärmeabfuhr dadurch zu erzielen, daß ein flüssiges Kühlmittel durch das Leiterinnere geführt wird. Bei diesen bekannten Lösungen waren als Kühlmittel Öl oder isolierende Flüssigkeiten vorgesehen. Die Anwendung eines isolierenden Kühlmittels gewährleistet hierbei, daß durch das Kühlmittel keine leitenden Überbrückungen zwischen spannungsführenden Teilen, die Kurzschlußströme zur Folge haben können, hervorgerufen werden.
An sich würde nun die Verwendung von Wasser als Kühlmittel für elektrische Maschinen erhebliche Vorteile bieten. Wasser weist einerseits eine wesentlich größere Wärmespeicherfähigkeit auf, andererseits ist* der Wärmeübergang von erwärmten Teilen auf Wasser - gleiche Geschwindigkeit vorausgesetzt -- wesentlich günstiger als der Wärmeübergang an Öl oder ähnliche isolierende Kühlmittel. Die Verwendung von. Wasser würde es daher ermöglichen, sowohl die Kühlmittelquerschnitte zu verringern wie auch die Kühlmittelmenge herabzusetzen. Der Anwendung von Wasser für die Kühlung von elektrischen Maschinen steht indessen die Tatsache entgegen, daß man sich bisher scheute, wegen der Leitfähigkeit des Wassers dieses als Kühlmittel zu benutzen, da es im allgemeinen nicht möglich stein dürfte,, eine Verbindung der verschiedenes Potential führenden Teile der Wicklung durch die leitende Flüssigkeit zu vermeiden. Es sind zwar bereits beispielsweise .auf dem Gebiete des Gleichrichterbaues Anordnungen bekanntgeworden, bei denen Kühlwasser oder eine andere leitende, zur Wärmeabfuhr dienende Flüssigkeit spannungsführenden Teilen zugeführt wird ohne Rücksicht darauf, daß innerhalb der Kühlmittelzuleitung erhebliche Potentialdifferenzen auftraten. Man hat sich bei derartigen Anordnungen damit geholfen, daß das Kühlwasser in Isolierschläuchen geführt wurde, die beispielsweise bei 600-Volt-Anlagen 3 bis 41/2 m lang sind und bei größeren Spannungen eine noch größere Länge aufweisen. Diese Art der Kühlmittelzuleitung konnte jedoch für den Elektromaschinenbau keine Anregung zur Ausbildung wassergekühlter elektrischer Maschinen geben, da es im Hinblick auf die bei den Wicklungen elektrischer Maschinen gegebenen Bedingungen ausgeschlossen erscheint, zwischen spannungsführenden Teilen Isolierschläuche und größere Wasserstrecken einzuschalten.
Es wurde ferner :auch bereits der Vorschlag gemacht, bei den Spulen elektrischer Apparate zur Ermöglichung einer Wasserkühlung das flüssige Kühlmittel in der Weise zuzuführen und abzuleiten, daß stets nur Punkte des gleichen Potentials durch zwischen ihnen befindliche Kühlflüssigkeit überbrückt werden können. Wie ohne weiteres einzusehen ist, läßt sich aber ein solches Prinzip praktisch bei den Wicklungsleitern elektrischer Maschinen nicht verwirklichen.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine elektrische Maschine mit Innenkühlung der Leiter durch Wasser oder eine andere, ein gewisses Leitvermögen aufweisende Flüssigkeit, bei der unter Überbrückung von im Zuge des Kühlflüssigkeitsstromes befindlichen Stellen unterschiedlichen Potentials bei Bildung der Isolierung zwischen Windungen mit verschiedenen Potentialen mittels eines Isolierrohres das die Kühlflüssigkeit führende Isolierrohr eine so kurze Längenstreckung aufweist, daß die Längsabmessung mit der Innenweite :der zu kühlenden Leiter vergleichbar ist.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß es möglich ist, auch beim Vorhandensein von Potentialdifferenzen die zwischen den spannungsführenden Teilen vorhandenen Abstände außerordentlich zu verringern und ohne Schwierigkeiten eine Wicklungskühlung durch Wasser oder ähnlich leitende Flüssigkeiten anzuwenden, wenn durch das leitende Kühlmittel gegeneinander spannungsführende Punkte überbrückt werden. Hierbei wird bewußt in Kauf genommen, daß innerhalb des leitenden Kühlmittels Ströme von einigen Ampere auftreten können., da bei den vorhandenen Spannungen die sich ergebende Verlustleistung innerhalb der Kühlflüssigkeit im Verhältnis zur Maschinenleistung nur gering ist.
Erwähnt sei, daß bei elektrischen Maschinen mit Kühlrohren des Ständereisenpaketes die Einschaltung verhältnismäßig kurzer Isolierroh rteile, die einen Kühlwasserstrom führen, bereits bekannt ist. Diese Anordnung bezweckt, bei einer Flüssigkeitskühlung des Ständers mittels eines den Ständer durchsetzenden Rohrsystems zu verhindern, daß das Leitungssystem einen geschlossenen metallischen Kreis und damit eine Kurzschlußwicklung bildet. Im Hinblick auf die andere Aufgabenstellung kann eine derartige Anordnung nicht mit der erfindungsgemäßen Lösung verglichen werden.
Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand der Zeichnung erläutert werden.
Fig. 1 läßt beispielsweise im Schema die Verbindung zweier spannungsführender Leiter 4 und 5, die nacheinander von Kühlwasser durchströmt werden, erkennen. Zwischen den beiden mit Durchtrittskanälen versehenen, auf verschiedenem Potential liegenden Hohlleitern ist ein Isolierrohr 6 eingeschaltet, dessen. Länge angenähert etwa der Innenweite der zu kühlenden Leiter entspricht.
Fig. 2 zeigt den Anschluß einer Mehrzahl von Leitern, 7, 8, 9 in Parallelschaltung an einen gemeinsamen Kühlwasserzuführungsteil 10. Man erkennt, daß die Spannungen zwischen den Leitern durch das Kühlwasser überbrückt werden. Durch die eingeschalteten Kühlwasserströme in den Isolierrohren 11, deren Durchmesser etwa der Innenweite der zu kühlenden Leiter entspricht, wird der erforderliche Widerstand geschaffen, um die auftretenden Ströme innerhalb der überbrückenden Flüssigkeit zu begrenzen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Elektrische Maschine mit Innenkühlung der Leiter durch Wasser oder eine andere, ein gewisses Leitvermögen aufweisende Flüssigkeit unter Überbrückung von im Zuge des Kühlflüssigkeitsstromes befindlichen Stellen unterschiedlichen Potentials, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bildung der Isolierung zwischen Windungen mit verschiedene Potentialen mittels eines Isolierrohres das die Kühlflüssigkeit führende Isolierrohr eine so kurze Längenerstreckung aufweist, daß die Längsabmessung mit der Innenweite der zu kühlenden Leiter vergleichbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften, Nr. 340 470, 488115, 588 273, 836 060; schweizerische Patentschriften. Nr. 95 746, 103 966; Marti-Winograd, »Stromrichter«, in der deutschen Bearbeitung von Dr.-Ing. G r a m i s c h, Verlag Oldenburg 1933, S. 174 und 175.