DE1039617B - Roehrengekuehlte elektrische Maschine - Google Patents

Roehrengekuehlte elektrische Maschine

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Publication number
DE1039617B
DE1039617B DEL28409A DEL0028409A DE1039617B DE 1039617 B DE1039617 B DE 1039617B DE L28409 A DEL28409 A DE L28409A DE L0028409 A DEL0028409 A DE L0028409A DE 1039617 B DE1039617 B DE 1039617B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cooling air
internal
internal cooling
chambers
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEL28409A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Fritz Goetze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DEL28409A priority Critical patent/DE1039617B/de
Publication of DE1039617B publication Critical patent/DE1039617B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/14Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
    • H02K9/18Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the external part of the closed circuit comprises a heat exchanger structurally associated with the machine casing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

  • Röhrengekühlte elektrische Maschine Ein Nachteil sämtlicher bisher bekanntgewordener röhrengekühlter elektrischer Maschinen besteht darin, daß die Temperatur der an den von Außenluft durchströmten Kühlrohren rückgekühlten Innenkühlluft auf beiden Stirnseiten der elektrischen Maschinen verschieden ist,so daß auch die Wickelköpfe entsprechend unterschiedlich gekühlt werden. Diese Tem peraturunterschiede ergeben sich aus der örtlich verschiedenen Rückkühlung der Innenkühlluft in bisher bekanntgewordenen Kühlsystemen.
  • Am stärksten sind diese Temperaturunterschiede ausgeprägt, wenn ein einziger Innenkühlluftstrom zwecks Rückkühlung im Gegenstrom zum Außenkühlluftstrom geführt wird. In diesem Falle sind Temperaturunterschiede in den beiderseitigen Wickelkopfräumen von etwa 20° C vorhanden. Die Fig. 1 zeigt die Temperaturverteilung bei dieser bekannten Führung der Innenkühlluft innerhalb einer im schematischen Längsschnitt dargestellten elektrischen Maschine. Das Ständerblechpaket 1 besitzt radiale Kühlschlitze 2. Der Innenkühlluftstrom 3 wird durch den Radiallüfter 4 in den Kühlrohre 15 enthaltenden, zwischen dem Rücken des Ständerblechpaketes 1 und dem Gehäusemantel liegenden Wärmeaustauscher 5 gedrückt" den er im Gegenstrom zu dem in den Kühlrohren 15 geführten Außenkühlluftstrom 6 durchströmt. Anschließend wird der Innenkühlluftstrom 3 radial nach innen umgelenkt und gelangt, über die Wickelköpfe 7, den hier nicht näher bezeichneten Luftspalt, die radialen Kühlschlitze 2, den außerhalb des Ständerblechpaketes 1 liegenden Ringraum 8 und die Wickelköpfe 9 strömend, wieder zum Radiallüfter 4 zurück. Bei dieser Innenkühlluftführung besitzen sowohl der Außenkühlluftstrom 6 als auch der Innenkühlluftstrom 3 an den durch Punkte in der Fig. 1 gekennzeichneten Meßstellen ungefähr die eingetragenen örtlichen Temperaturen. Der sich ergebende Temperaturunterschied zwischen Außen- und Innenkühlluftstrom wurde als unterstrichene Ziffer dargestellt. Man erkennt, daß der Temperaturunterschied zwischen den beiderseitigen Wickelköpfen, unter der Annahme einer Außenlufttemperatur beim Eintritt in die Kühlrohre von d0° C und einer Erwärmung derselben um 10° C auf 50° C, 20° C (= 80° C - 60° C) beträgt.
  • Eine Verbesserung dieser bekannten Führung der Innenkühlluft und damit eine Verringerung des Unterschiedes zwischen den beiderseitigen Wickelkopftemperaturen brachte die ebenfalls bekanntgewordene Führung der Innenkühlluft nach Fig. 2 mit sich. Die Innenkühlluft wird hier durch zwei Radiallüfter 4 und 10 in zwei Innenkühlluftteilströmen 11 und 12 gefördert, die jeweils in parallelen Zweigen über die stirnseitigen Wickelköpfe 7 und durch die radialen Kühlschlitze 2 im Ständerblechpaket 1 sowie schließlich in entgegengesetzten Richtungen axial durch den Wärmeaustauscher 5 geführt werden. Beide Innenkühlluftteilströme 11 und 12 werden durch die Wand 13 in der Mitte des Maschinenumfanges ständig voneinander getrennt gehalten. Die hier ebenfalls eingetragenen örtlichen Temperaturen zeigen, daß bei dieser bekannten Innenkühlluftführung der Temperaturunterschied der Innenkühlluftteilströme auf den beiden Stirnseiten der elektrischen Maschine, der sich daraus ergibt, daß der Innenkühlluftteilstrom 11 im Gegenstrom und der Innenkühlluftteilstrom 12 im Gleichstrom zum Außenkühlluftstrom 6 geführt wird, bedeutend geringer ist als bei dem zuvor geschilderten System nach Fig. 1. Er beträgt nur noch 7° C (= 67° C - 60° C), aber die sich daraus ergebende unterschiedliche Abführung der Verlustwärme aus der elektrischen Maschine ist immer noch sehr nachteilig für die Materialbeanspruchung.
  • Es ist darüber hinaus bereits vorgeschlagen worden, eine Führung der Innenkühlluft entsprechend der schematischen Darstellung nach Fig. 3 durchzuführen. Der Wärmeaustauscher 14 ist dabei durch Längsrippen 16 in Umfangsrichtung in eine gerade Anzahl von Kammern 17 unterteilt, deren Lufteintrittsöffnungen für den Innenkühlluftstrom 18 abwechselnd mit den beiden stirnseitigen Wickelkopfräumen 19 und 20 bzw. den Räumen 21 und 22 vor den Radiallüftern 23 und 24 verbunden sind. Um diesen Sachverhalt in der schematischen Darstellung nach Fig. 3 anzudeuten, wurde der Innenkühlluftteilstrom 26, der (auf der linken Seite der Fig. 3) nur in die »obere« Kammer 17 (diese Kammern 17 liegen in Wirklichkeit auf dein Umfang der elektrischen Maschine nebeneinander) strömen kann, weil die »untere« Kammer 17 auf dieser Seite der Maschine keine Lufteintrittsöffnungen besitzt, iin Bereich der »unteren« Kammer 17 kurz gestrichelt eingezeichnet. Entsprechendes gilt für den aus der »oberen« Kammer 17 austretenden Innenkühlluftteilstrom 25. Auf diese Weise werden die Innenkühlluftteilströme 25 und 26, die über die Wickelköpfe 7 und durch die radialen Kühlschlitze 2 des Ständerblechpaketes 1 strömen, jeweils einmal im Gleichstrom von dem Außenkühlluftstrom 6 rückgekühlt, so daß sich auch hier noch ein gewisser Temperaturunterschied auf beiden Stirnseiten der Maschine einstellen wird. Da jedoch beide Innenkühlluftteilströme 25 und 26, wie die Fig. 3 zeigt, hintereinandergeschaltet sind, gleichen sich die Temperaturunterschiede weitgehend aus, und man darf mit Temperaturen in den beiderseitigen Wickelkopfräumen von 60 bzw. 62° C rechnen, d. h., der Temperaturunterschied beträgt nur noch 2° C.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine röhrengekühlte elektrische Maschine mit je einem Innenlüfter auf jeder Stirnseite des Läufers. Erfindungsgemäß ist der außerhalb des Ständerblechpaketes liegende, die Kühlrohre enthaltende Raum durch Längsrippen in mehrere in Umfangsrichtung nebeneinanderliegende Kammern für die Innenkühlluft unterteilt, von denen jeweils zwei benachbarte Kammern durch eine stirnseitige Verbindungsöffnung in der beide Kammern trennenden Längsrippe unmittelbar in Verbindung stehen, wobei die eine der beiden Kammern auf der Stirnseite, die der stirnseitigen Verbindungsöffnung abgewandt ist, eine Lufteintrittsöffnung für die Innenkühlluft besitzt und die Verbindungsöffnung sowie die Luftein- und die Luftaustrittsöffnung für die folgenden, in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden Kammerpaare immer auf der entgegenge setzten Stirnseite der elektrischen Maschine liegen, verglichen mit der stirnseitigen Lage der entsprechenden Öffnung im benachbarten Kammerpaar. Durch dieses Kühlsystem werden zwei getrennte Innenkühlluftteilströme axial geleitet, und zwar je einer dieser Innenkühlluftteilströme von je einem der beiden stirnseitigen Innenlüfter aus Tiber die Wickelköpfe und durch radiale Kühlschlitze in der entsprechenden Ständerblechpakethälfte sowie anschließend so durch jedes zweite der in Umfangrichtung nebeneinanderliegendenKammerpaare, daß er nacheinander zunächst im Gleichstrom und dann im Gegenstrom bzw. umgekehrt zunächst im Gegenstrom und dann im Gleichstrom zum Außenkühlluftstrom rückgekühlt wird. Damit gelingt eine vollständig gleiche Kühlung beider Stirnseiten der elektrischen Maschine.
  • An Hand eines Schemas nach Fig. 4 sei diese erfindungsgemäße Luftführung einer röhrengekühlten elektrischen Maschine erläutert. Auf dem Umfang der elektrischen Maschine liegen unter anderem die Kammern 27, 28, 29 und 30 nebeneinander, von denen die Kammern 27 und 28 sowie 29 und 30 je ein zusammengehörendes Kammerpaar bilden. Durch eine Verbindungsöffnung 31 kann die Innenkühlluft innerhalb eines Kammerpaares von der einen Kammer in die andere überströmen. Die beiden Innenkühlluftteilströme werden nun erfindungsgemäß folgendermaßen geführt: Der rechte Innenkühlluftteilstrom 32 wird mittels des Radiallüfters 33 durch die radialen Kühlschlitze 2 und über die Wickelköpfe 7 der rechten Ständerblechpakethälfte gefördert. Danach wird er im Gleichstrom zum Außenkühlluftstrom 6 durch die Kammer 27 geführt und gelangt anschließend in die Kammer 28, durch die er im Gleichstrom zum Außenkühlluftstrom 6 geführt wird. Durch eine hier nicht näher bezeichnete Luftaustrittsöffnung gelangt dieser Innenkühlluftteilstrom 32 schließlich wieder zum Radiallüfter 33 zurück. Der linke Innenkühlluftteilstrom 34 wird entsprechend dem eben beschriebenen Kreislauf mittels des Radiallüfters 35 durch die radialen Kühlschlitze 2 und über die Wickelköpfe 7 der linken Ständerblechpakethälfte gefördert. Danach wird er im Gegenstrom zum Außenkühlluftstrom 6 durch die Kammer 29 geführt und gelangt anschließend in die Kamer 30, durch die er im Gleichstrom zum Außenkühlluftstrom 6 geführt wird. Durch eine hier nicht näher bezeichnete Luftaustrittsöffnung gelangt der Innenkühlluftteilstrom schließlich wieder zum Radiallüfter 35 zurück.
  • Da. es für die Endtemperatur eines rückgekühlten Innenkühlluftteilstromes so gut wie bedeutungslos ist, ob er erst im Gegenstrom und dann im Gleichstrom zum Außenkühlluftstrom geführt wurde oder aber umgekehrt erst im Gleichstrom und dann im Gegenstrom, wird durch die erfindungsgemäße Luftführung eine praktisch symmetrische Kühlung der elektrischen Maschine erzielt. In die Fig. 4 wie auch in die übrigen Figuren wurden zur besseren Veranschaulichung der örtlichen Temperaturen, die sich bei der erfindungsgemäßen Kühlluftführung einstellen, die entsprechenden Temperaturwerte eingetragen. Man erkennt, daß unter den angenommenen Voraussetzungen in den beiderseitigen Wickelkopfräumen mit einer Temperatur der Innenkühlluft von 60° C gerechnet werden darf.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Röhrengekühlte elektrische Maschine mit je einem Innenlüfter auf jeder Stirnseite des Läufers, dadurch gekennzeichnet, daß der außerhalb des Ständerblechpaketes liegende, die Kühlrohre enthaltende Raum durch Längsrippen in mehrere in Umfangsrichtung nebeneinanderliegende Kammern für die Innenkühlluft unterteilt ist, von denen jeweils zwei benachbarte Kammern durch eine stirnseitige Verbindungsöffnung in der beide Kammern trennenden Längsrippe unmittelbar in Verbindung stehen, wobei die eine der beiden Kammern auf der Stirnseite, die der stirnseitigen Verbindungsöffnung abgewandt ist, eine Lufteintrittsöffnung für die Innenkühlluft besitzt und die Verbindungsöffnung sowie die Luftein- und die Luftaustrittsöffnung für die folgenden, in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden Kammerpaare immer auf der entgegengesetzten Stirnseite der elektrischen Maschine liegen, verglichen mit der stirnseitigen Lage der entsprechenden Öffnungen im benachbarten Kammerpaar. Durch dieses Kühlsystem werden zwei getrennte Innenkühlluftteilströme axial geleitet, und zwar je einer dieser Innenkühlluftteilströme von je einem der beiden stirnseitigen Innenlüfter aus über die Wickelköpfe und durch radiale Kühlschlitze in der entsprechenden Ständerblechpakethälfte sowie anschließend so durch jedes zweite der in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden Kammerpaare, daß er nacheinander zunächst im Gleichstrom und dann im Gegenstrom bzw. umgekehrt zunächst im Gegenstrom und dann im Gleichstrom zum Außenkühlluftstrorn rückgekühlt wird.
DEL28409A 1957-08-21 1957-08-21 Roehrengekuehlte elektrische Maschine Pending DE1039617B (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0118802A1 (de) * 1983-03-10 1984-09-19 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Gasgekühlte Wechselstrommaschine
EP0522210A1 (de) * 1991-07-12 1993-01-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Kühlen einer umlaufenden elektrischen Maschine und elektrische Maschine zur Durchführung des Verfahrens
DE10018642C2 (de) * 1999-04-14 2003-10-30 Hitachi Ltd Drehelektromaschine
DE102004013133A1 (de) * 2004-03-17 2005-10-13 Siemens Ag Elektrische Maschine mit verbesserter Kühlung und entsprechendes Kühlverfahren

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