DE102010001437A1 - Dynamo electric machine for use as e.g. generator, has secondary cooler for cooling cooling media of primary cooling circuit of machine and primary cooling circuit of slip ring arrangement, where secondary cooler is formed as upper cooler - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine geschlossene dynamoelektrische Maschine mit einem Schleifringläufer und einer Schleifringanordnung, wobei ein Sekundärkühler zur Kühlung vorgesehen ist.The invention relates to a closed dynamoelectric machine with a slip ring rotor and a slip ring assembly, wherein a secondary cooler is provided for cooling.
Bei dynamoelektrischen Maschinen mit Schleifringläufer sind die Wicklungen des Läufers über eine Schleifringringanordnung nach außen geführt. Dabei kann die Läuferwicklung durch Beschaltung mit Widerständen oder durch eine Hilfsspannung veränderlicher Frequenz beaufschlagt werden.In dynamoelectric machines with slip ring rotor, the windings of the rotor are guided via a slip ring ring assembly to the outside. In this case, the rotor winding can be acted upon by wiring with resistors or by an auxiliary voltage variable frequency.
Dies gestattet das Hochfahren und Drehzahlstellen der dynamoelektrischen Maschine mit einfachen Mitteln. Um nun insbesondere eine geschlossene Bauart (IP54) zu realisieren, sind die Schleifringanordnung also im Wesentlichen die Schleifringe mit dem Bürstenapparat im Inneren der dynamoelektrischen Maschine angeordnet und durch eine Trennwand von Ständer und Läuferwicklung getrennt. Schleifringe und Bürsten werden durch Einbindung in den Kühlkreislauf des jeweiligen Kühlers der dynamoelektrischen Maschine mitgekühlt. Dadurch gelingt eine gute und ausreichende Kühlung der Schleifringe und Bürsten.This allows the start-up and speeding of the dynamoelectric machine with simple means. In order to realize in particular a closed type (IP54), the slip ring assembly are thus arranged essentially the slip rings with the brush apparatus inside the dynamoelectric machine and separated by a partition wall of the stator and rotor winding. Slip rings and brushes are co-cooled by integration into the cooling circuit of the respective radiator of the dynamoelectric machine. This ensures good and sufficient cooling of the slip rings and brushes.
Nachteilig dabei ist, dass eine erhebliche Reduzierung der Motorleistung bezogen auf eine Baugröße und Motorlänge eintritt, da der für die Schleifringe benötigte axiale Bauraum direkt zu Lasten der Eisenlänge und somit zu Lasten der Leistung des Motors einhergeht.The disadvantage here is that a significant reduction of the engine power based on a size and engine length occurs because the space required for the slip rings axial space is directly related to the expense of iron length and thus at the expense of the performance of the engine.
Des Weiteren besteht die Gefahr, dass der unvermeidliche Bürstenabrieb, der elektrisch leitend ist, sich an Teilen der Ständer- bzw. Läuferwicklung absetzt und so im Laufe der Zeit zu Überschlägen und Zerstörung der jeweiligen Wicklung führt.Furthermore, there is the danger that the inevitable brush abrasion, which is electrically conductive, settles on parts of the stator or rotor winding and thus over time leads to flashovers and destruction of the respective winding.
Des Weiteren ist die eingeschränkte Zugänglichkeit für Servicearbeiten, wie z. B. Bürstenwechsel innerhalb der dynamoelektrischen Maschine nur äußerst umständlich und aufwändig zu bewerkstelligen. Bei einem Austausch der Schleifringe selbst muss sogar in aufwändiger Art und Weise das BS-Lager vorher entfernt werden.Furthermore, the limited accessibility for service work, such. B. brush change within the dynamoelectric machine only extremely cumbersome and complex to accomplish. When replacing the slip rings themselves, the BS bearing must be removed beforehand even in a complex manner.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine dynamoelektrische Maschine mit Schleifringläufer und Schleifringanordnung zu schaffen, die auch bei einer geschlossenen Bauart eine gute Zugänglichkeit für Servicearbeiten und ausreichende Kühlung der Schleifringanordnung erlaubt.Based on this, the present invention seeks to provide a dynamoelectric machine with slip ring rotor and slip ring assembly, which allows good accessibility for service work and sufficient cooling of the slip ring assembly even in a closed design.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch eine dynamoelektrische Maschine mit
- – einem Schleifringläufer, dessen Schleifringanordnung auf der B-Seite der dynamoelektrischen Maschine angeordnet ist,
- – jeweils einem geschlossenen Primärluftkühlkreislauf für die dynamoelektrische Maschine als auch die Schleifringanordnung,
- – einem Lüfter, insbesondere Radiallüfter, der zwischen Schleifringanordnung und der B-Seite des Gehäuses der dynamoelektrischen Maschine angeordnet ist,
- – einem gemeinsamen Sekundärkühler, der die Kühlmedien von Primärkühlkreislauf der dynamoelektrischen Maschine und Primärkühlkreislauf der Schleifringanordnung kühlt, wobei der Sekundärkühler vorzugsweise als Aufsatzkühler ausgebildet ist.
- A slip ring rotor whose slip ring arrangement is arranged on the B side of the dynamoelectric machine,
- In each case a closed primary air cooling circuit for the dynamoelectric machine and the slip ring arrangement,
- A fan, in particular a radial fan, which is arranged between the slip ring arrangement and the B side of the housing of the dynamoelectric machine,
- - A common secondary cooler, which cools the cooling media of the primary cooling circuit of the dynamoelectric machine and primary cooling circuit of the slip ring assembly, wherein the secondary cooler is preferably designed as a top cooler.
Der nunmehr separate Primärkühlkreislauf für Schleifringe und Bürsten bei gleichzeitiger Abschottung dieses Kühlkreislaufs vom Primärkühlkreislauf der dynamoelektrische Maschine, die vorzugsweise die Aktivteile der dynamoelektrischen Maschine, wie Ständer- und Läuferwicklung kühlt, kann nunmehr kein Bürstenabrieb ins Innere der dynamoelektrischen Maschine und damit an die Wicklungen gelangen. Damit werden leitfähige Beläge auf den Wicklungen vermieden, was letztendlich die Durchschlagsfestigkeit des Isolationssystems erhöht.The now separate primary cooling circuit for slip rings and brushes with simultaneous foreclosure of this cooling circuit from the primary cooling circuit of the dynamoelectric machine, which preferably cools the active parts of the dynamoelectric machine, such as stator and rotor winding can now get no brush abrasion into the interior of the dynamoelectric machine and thus to the windings. This avoids conductive deposits on the windings, ultimately increasing the dielectric strength of the insulation system.
Das Lager an der B-Seite wird zusätzlich von außen durch die separate Kühlung der Schleifringanordnung gekühlt. Aufgrund der Anordnung der Schleifringanordnung außerhalb der dynamoelektrischen Maschine und damit des BS-Lagers ist für Servicearbeiten die einfache Zugänglichkeit der gesamten Schleifringsanordnung gegeben. Dies ist insbesondere für dann von Vorteil wenn eine derartige Maschine als Windkraftgenerator eingesetzt wird, wo in Gondeln sehr beengte Platzverhältnisse vorliegen, die eine einfache Zugänglichkeit notwenig machen.The bearing on the B side is additionally cooled from the outside by the separate cooling of the slip ring assembly. Due to the arrangement of the slip ring assembly outside of the dynamoelectric machine and thus the BS-bearing the easy accessibility of the entire slip ring assembly is given for service work. This is particularly advantageous when such a machine is used as a wind power generator, where in gondolas very cramped space available that make easy accessibility necessary.
Der Sekundärkühler ist vorzugsweise als Luft-Luftkühler ausgebildet, kann aber auch als Luft-Wasserkühler ausgebildet sein. Dabei sind die Primärkühlkreisläufe von dynamoelektrischer Maschine und Schleifringanordnung als Luftkühlung ausgeführt, während der gemeinsame Sekundärkühler als Wasserkühler ausgeführt ist.The secondary cooler is preferably designed as an air-air cooler, but may also be designed as an air-water cooler. The primary cooling circuits of dynamoelectric machine and slip ring assembly are designed as air cooling, while the common secondary cooler is designed as a water cooler.
Bei einem Luft-Luftkühler wird der Primärkühlkreislauf der dynamoelektrischen Maschine und der Primärkühlkreislauf der Schleifringanordnung, die durch einen geschlossenen Umlauf eines Gases, vorzugsweise Luft durch den Sekundärkühler rückgekühlt. Der Sekundärkühler ist vorzugsweise als Röhrenkühler ausgebildet und bewirkt durch seinen in den Röhren vorhandenen Luftstrom eine Rückkühlung des Kühlmediums der Primärkühlkreisläufe, das zwischen den Röhren umgewälzt wird. Der Luftdurchsatz des Röhrenkühlers kann insbesondere einen Fremdlüfter axial vor oder nach dem Röhrenkühler gesteigert werden.In an air-to-air cooler, the primary cooling circuit of the dynamoelectric machine and the primary cooling circuit of the slip ring assembly are recooled by a closed circulation of a gas, preferably air, through the secondary cooler. The secondary cooler is preferably designed as a tube cooler and causes by its present in the tubes air flow recooling of the cooling medium of the primary cooling circuits, which is circulated between the tubes. The air flow of the tube cooler can in particular a External fan can be increased axially before or after the tube cooler.
Damit vom Primärkühlkreislauf der Schleifringanordnung in den Primärkühlkreislauf der dynamoelektrischen Maschine kein Bürstenabrieb gelangt, sind auch im Bereich des Sekundärkühlers diese beiden Kühlkreisläufe durch eine Trennwand streng zu trennen.So that no brush abrasion passes from the primary cooling circuit of the slip ring assembly in the primary cooling circuit of the dynamoelectric machine, these two cooling circuits are strictly separated by a partition in the area of the secondary cooler.
Um eine vorgegebene Schutzart beispielsweise IP54 auszuführen, ist eine dementsprechende Kapselung der Schleifringanordnung vorzusehen. Dabei kann, um die Vorgänge im Inneren zumindest zeitweise überwachen zu können, ein Schauglas vorzugsweise auf Höhe der Schleifringe vorgesehen werden.In order to carry out a predetermined degree of protection, for example IP54, a corresponding encapsulation of the slip ring arrangement is to be provided. In this case, to be able to monitor the processes in the interior at least temporarily, a sight glass are preferably provided at the level of the slip rings.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand folgender Figuren näher beschrieben; darin zeigen:The invention and further advantageous embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the following figures; show in it:
Diese Primärkreisläufe
Die dynamoelektrische Maschine
Als Z-Belüftung wird bezeichnet, wenn ein Kühlluftstrom auf einer Seite der dynamoelektrischen Maschine
Eine Welle
In der vorliegenden
In
Der Kühlabschnitt für die Schleifringanordnung
Der wirksame Luftwiderstand, die erforderlichen Luftmengen des gesamten Luft-Luftkühlers werden dabei nahezu nicht verändert, was keine neuen Wärmeberechnungen der dynamoelektrischen Maschine
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