-
Flüssigkeitsgekühlte Ständerwicklung für elektrische Maschinen Es
sind flüssigkeitsgekühlte Ständerwicklungen für elektrische Maschinen bekanntgeworden,
bei denen zur Ermöglichung einer direkten Leiterkühlung der Wicklungsstäbe den als
Hohlleiter ausgebildeten Teilleitern oder besonderen, zwischen den Teilleitern angeordneten
Kanälen, insbesondere an den die Schaltverbindung der Leiterstäbe ermöglichenden
Verbindungsstücken, ein flüssiges Kühlmittel, z. B. Öl oder Wasser, von im
Innern des Gehäuses angeordneten ringförmigen Sammelleitungen zugeführt wird. Bei
dieser bekannten Anordnung sind die einzelnen Kühlmittelzuleitungen zwischen Wicklungsstäben
und Sammelleitungen wenigstens teilweise aus Isoliermaterial hergestellt, während
die Sammelleitungen aus Stahl oder Metall bestehen und geerdet in dem Maschinengehäuse
aufgehängt sind.
-
Die Erfindung geht davon aus, daß es bei dieser Anordnung erforderlich
ist, die Isolation der Kühlmittelzuführungsleitung zu den Wicklungsstäben gegenüber
den Sammelleitungen für eine verhältnismäßig hohe Spannung zu bemessen, und daß
der Anschluß der Zuleitungen an den Kühlmittelkanälen der Leiterstäbe wegen der
beschränkten Raumverhältnisse zwischen den Stirnkopfenden der Wicklungsstäbe nur
verhältnismäßig schwierig durchzuführen ist.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine wesentlich vorteilhaftere Ausbildung
flüssigkeitsgekühlter Wicklungen für Hochspannungsgeneratoren mit direkter Leiterkühlung
durch ein flüssiges Kühlmittel, die sich dadurch auszeichnet, daß die zwischen den
Flüssigkeitssammelleitungen und den Leiterstabenden bzw. deren Kühlkanälen eingeschalteten
Zuleitungen aus metallischen Rohrteilen bestehen und die Isolierung zwischen den
Kühlmittelzuführungsleitungen der Leiterstäbe in die ringförmigen, in dem Gehäuse
angeordneten Sammelleitungen verlegt ist, denen das Kühlmittel über eine entsprechend
der Phasenspannung isoliert ausgebildete Kühlmittelleitung zugeführt wird. Die Erfindung
kann in der Weise verwirklicht werden, daß die Ringsammelleitung abwechselnd aus
leitenden und isolierenden Rohrkörpern aufgebaut ist; die Wicklungskühlmittelzuleitungen
können hierbei durch Schweißen oder Löten in einfachster Weise mit den leitenden
Bestandteilen der Flüssigkeitssammelleitungen verbunden werden, andererseits ist
es möglich, die einzelnen leitenden Rohrabschnitte durch isolierende Rohrabschnitte
in einer sicheren und zuverlässigen Rohrverbindung in Reihe zu schalten. Von wesentlicher
Bedeutung ist hierbei, daß die Spannung zwischen benachbarten Kühlmittelzuleitungen
zur Wicklung nur verhältnismäßig gering ist. Sie beträgt im allgemeinen je nach
der Schaltung nur wenige, beispielsweise eine oder zwei Stabspannungen, d. h., sie
liegt in der Größenordnung von etwa 1000 Volt. Im folgenden soll die Erfindung näher
an Hand der Fig. 1 der Zeichnung erläutert werden, die im Schema die Wicklungsschaltung
in Verbindung mit der Anordnung und Schaltung der Kühlmittelzu- und -abführungsleitungen
für das durch die Leiterstäbe oder Kanäle innerhalb der Leiterstäbe hindurchgeführte
flüssige Kühlmittel wiedergibt. Mit 1 bis 16 sind die Leiterstäbe bezeichnet, die
durch Schaltverbindungen 1a bis 17a zu einer Schleifenwicklung in bekannter Weise
zusammengeschaltet sind. Die Leiterstäbe können aus hohl ausgebildeten Teilleitern
zusammengesetzt sein, die in der üblichen Anordnung innerhalb der Nuten zur Unterdrückung
der Zusatzverluste verdrillt sind. Die die Reihenschaltung der Leiterstäbe ermöglichenden
Schaltverbindungen oder Anschlußstücke sind in bekannter Weise so ausgebildet, daß
sie das Ein- und Ausleiten des flüssigen Kühlmittels in die durch die Anschlußstücke
leitend verbundenen Stabenden ermöglichen. 21 bis 36 sind aus Metall, beispielsweise
aus Stahl oder gezogenem Kupfer, bestehende Kühlmittelzuführungsrohre, die einerseits
mit den Anschlußstücken bzw. Kühlkanälen der Wicklungsstäbe
durch
Verlöten oder Schweißen flüssigkeitsdicht verbunden sind. Die Kühlmittelzuleitungsrohre
21 bis 36 sind andererseits flüssigkeitsdicht mit Sammelrohrkörpern 39, 40 verbunden.
Diese Sammelrohrkörper bestehen dabei abwechselnd aus metallischen und isolierenden
Rohrteilen 39a, 39b bzw. 40a, 40 b. Wie ohne weiteres aus dem Schaltschema ersichtlich
ist, brauchen die aus Isoliermaterial bestehenden Rohrteile 39 b, 40 b jeweils nur
für zwei Stabspannungen bemessen zu sein, d. h. also eine verhältnismäßig niedrige
Spannung, die ohne Schwierigkeiten beherrscht werden kann. Die Kühlmittelzuflußkanäle
zu den Wicklungsstäben 21 bis 36 können mit den metallischen Rohrteilen der Sammelrohrabschnitte
39a, 39 b durch Verschweißung oder Hartverlötung in zuverlässiger und sicherer Weise
verbunden werden. In die Kühlmittelzu- bzw. -ableitung ist jeweils innerhalb des
an Phasenspannung liegenden, mit der Pumpe 41 verbundenen Kanalsystems 42 ein isolierter
Leitungsabschnitt 43 bzw. 44 eingeschaltet, der für die Phasenspannung bemessen
ist. Es sind also bei der erfindungsgemäßen Anordnung nur zwei Teilstrecken 43,
44 der Kühlmittelzu- und -ableitungen je Phase vorhanden, die für eine höhere Spannung
zu isolieren sind. Die Anordnung dieser Rohrkanäle, die für einen verhältnismäßig
großen Querschnitt auszulegen sind, um den Druckabfall klein gegenüber dem in den
Leiterstäben und den Kühlmittelzuleitungen zu halten, ist ohne Schwierigkeiten innerhalb
des Generatorgehäuses möglich.
-
Bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Wicklung wird, wie die Figur der
Zeichnung ohne weiteres erkennen läßt, das flüssige Kühlmittel auf der einen Seite
der Wicklung zugeführt und auf der anderen Seite der Wicklung abgeleitet. Diese
Schaltung eignet sich bei der Anwendung einer Kühlflüssigkeit mit größerer Viskosität,
bei der die Reihenschaltung zweier Wicklungsstäbe unter Umständen nicht erwünscht
sein kann.
-
Fig. 2 der Zeichnung gibt ein Schaltschema für den Fall wieder, daß
die Kühlmittelsammelkanäle 39, 40 auf einer Seite der Maschine angeordnet sind.
Hierbei kann, wie die Zeichnung erkennen läßt, die Kühlmittelführung ohne Schwierigkeiten
in der Weise erfolgen, daß das Kühlmittel in den am Maschinenumfang aufeinanderfolgenden
Stäben abwechselnd in verschiedenen Richtungen strömt, wodurch der Einfluß der unterschiedlichen
Anwärmung des Kühlmittels in den Leiterkühlkanälen, der an sich schon bei einer
Flüssigkeitskühlung verhältnismäßig gering ist, noch weiter verringert wird. Hierbei
sind die aufeinanderfolgenden Kühlmittelzuleitungen 21 bis 29 abwechselnd an die
beiden Sammelkanäle 39 bzw. 40 angeschlossen. Je zwei Wicklungsstäbe mit Stirnverbindungen
sind in Reihe geschaltet.
-
Die Fig. 1 und 2 geben nur das Leitungs- und Kühlkanalschema für eine
Phase wieder. Selbstverständlich kann in genau der gleichen Weise die Schaltung
für die übrigen Phasenwicklungen bzw. Zweige der Phasenwicklungen angewendet werden,
wobei sich die Zahl der Sammelkanäle sinngemäß erhöht.
-
In Einzelheiten können die beschriebenen Anordnungen in verschiedenster
Weise ausgestaltet und abgeändert werden. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein,
die Sammelkanäle 39, 40 im ganzen als Isolierkanäle auszubilden und in die Rohrkörper
lediglich metallische Anschlußstücke einzugießen oder einzuarbeiten, welche den
metallischen Anschluß der Kühlmittelzuführungsleitungen zu den Wicklungsstäben möglich
machen. Selbstverständlich ist es auch ohne Schwierigkeiten möglich, sowohl den
Kühlmittelanschlußleitungen wie den Sammelkanälen eine elastische Ausbildung zu
geben, um auftretende Wärmespannungen auszugleichen und unschädlich zu machen. Zu
diesem Zwecke können unter Umständen membranartige oder wellenrohrartige Rohrteile
oder Körper vorhanden sein. Um zusätzlich die Sicherheit zu erhöhen, kann es vorteilhaft
sein, insbesondere die Sammelkanäle, unter Umständen aber auch die Kühlmittelzuführungskanäle,
wenigstens teilweise mit einer flüssigkeitsdichten zusätzlichen äußeren Rohrummantelung
aus Isoliermaterial, beispielsweise aus einem herumgegossenen Kunststoff oder einem
herumgewickelten Silikongummibelag, zu versehen.
-
Weiter ist es möglich, für den Fall, daß der Rückkühler für die Kühlflüssigkeit
außerhalb des Generatorgehäuses angeordnet ist, die hohl ausgebildeten Phasenzuleitungen
als Kühlmittelkanäle für die Durchführung des Kühlmittels durch die Gehäusewand
zu benutzen. In diesem Fall würden die aus Isoliermaterial bestehenden Teilstrecken
der Kühlmittelzu- und -ableitungskanäle 43, 44 außerhalb des Generatorgehäuses an
die entsprechenden Phasenzuleitungen anzuschließen sein.