DE1097546B - Einrichtung zur Erhoehung der Belastbarkeit der Wicklungsleiter einer elektrischen Maschine hoher Leistung in der Anwendung fuer schnellaufende Wasserkraftgeneratoren - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Erhöhung der Belastbarkeit der Wicklungsleiter einer elektrischen Maschine hoher Leistung in der Anwendung für schnellaufende Wasserkraftgeneratoren Die Hauptpatentanmeldung befaßt sich mit einer Einrichtung zur Erhöhung der Belastbarkeit der Wicklungsleiter einer elektrischen Maschine hoher Leistung in Turbobauart, also beispielsweise mit der Ausbildung eines Grenzleistungsturbogenerators. Hierzu wird gemäß der Hauptpatentanmeldung vorgesehen, die Läuferwicklung mit einem gasförmigen und die Ständerwicklung mit einem flüssigen Kühlmittel direkt zu kühlen; unmittelbar neben den Stirnseiten des Turboläufers, beispielsweise in einem Abstand von wenigen Millimetern, werden stillstehende Isolierstoffabdeckungen, vorzugsweise aus glasfaserverstärkten Polyesterharzen, angeordnet, die mit die Wickelköpfe der Ständerwicklung in möglichst engem Abstand umgebenden weiteren Isolierstoffabdeckungen, die vorzugsweise ebenfalls aus glasfaserverstärkten Polyesterharzen bestehen, verbunden sind.
• Während bisher als schnellaufende Wasserkraftgeneratoren stets Maschinen mit ausgeprägten Polen im Läufer verwendet wurden, sieht die Erfindung die Anwendung einer gemäß der Hauptpatentanmeldung ausgebildeten Einrichtung für schnellaufende Wasserkraftgeneratoren vor; hierbei wird je Pol eine einzige Erregerspule vorgesehen und der Zwischenraum zwischen den Spulenseiten benachbarter Erregerspulen ausgefüllt. Hierzu werden zweckmäßigerweise Zwischenzähne angewendet, die mit dem beispielsweise in Form einer Stablgußbuchse massiv ausgebildeten Läuferkörper oder mit den Blechen des lamellierten Läufers einstöckig ausgebildet sind.
• In Durchführung des Erfindungsgedankens wird also bei einem Wasserkraftgenerator die Ausbildung der Erregerwicklung in gleicher Weise beibehalten, wie es bei Schenkelpolmaschinen üblich ist, gleichzeitig wird jedoch der Läufer als Vollrotor ausgebildet. Hierbei werden dann die stirnseitige Abdeckung, die Flüssigkeitskühlung der Ständerwicklung und die Gaskühlung der Läuferwicklung in gleicher Weise angewendet, wie es in der Hauptpatentanmeldung für an sich bereits stets in Turbobauart ausgeführte Maschinen vorgesehen ist. Die Ständerverluste werden also durch die Flüssigkeitskühlung der Ständerwicklung sowie gegebenenfalls des Ständerblechpaketes abgeführt, während die Erregerverluste im Läufer durch das gasförmige Kühlmittel abgeführt werden.
• Zur Erläuterung der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 der Läufer eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Wasserkraftgenerators wiedergegeben. Die Fig.2 gibt den vergrößerten Teilschnitt längs der Linie A-B der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab wieder.
• In dem gewählten Ausführungsbeispiel ist der Läufer 1 eines schnellaufenden Wasserkraftgenerators massiv als Stahlgußbuchse ausgebildet. Die auf dem Läufer 1 untergebrachte Erregerwicklung 6 besteht pro Pol aus einer einzigen Erregerwicklung. Der Zwischenraum zwischen den Spulenseiten benachbarter Erregerspulen ist durch den Zwischenzahn 24 ausgefüllt. Der Zwischenzahn 24 ist also mit dem massiven Läuferkörper einstöckig ausgebildet, d. h., die die Erregerspulen aufnehmenden Nuten werden in den massiven Läuferkörper eingefräst. Wird der Läufer abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel lamelliert, so werden die Nuten für die Erregerspulen aus den Blechen ausgestanzt, so daß die die Zwischenräume ausfüllenden Zwischenzähne ebenfalls einstöckig mit dem übrigen Läuferkörper ausgebildet sind. Die Bleche können entweder als Rundbleche oder als Segmentbleche ausgeführt werden, die überlappt geschichtet, durch Bolzen miteinander verspannt sind, wie es z. B. bei Blechkettenläufern üblich ist.
• Damit sich die Erregerspulen leichter einlegen lassen, sind die Erregerspulen, wie in Fig. 1 dargestellt, parallel flankig ausgeführt. Zum Abschluß der die Erregerspulen aufnehmenden Nuten dienen die Nutenverschlußkeile 25, die in den den Polen zugekehrten Bereichen aus ferromagnetischem Material bestehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich trotz der parallel flankigen Ausführung der Erregerspulen eine ausreichende Polbedeckung ergibt, während der dem Zwischenzahn 24 zugekehrte Teil 32 des Nutenverschlußkeiles 25 aus Isoliermaterial oder auch aus Bronze besteht.
• Jede Spulenseite der Erregerwicklung 6 besteht aus übereinanderliegenden Leitern, und zwar wechseln, wie die vergrößerte Darstellung der Fig. 2 besonders deutlich erkennen läßt, Vollkupferleiter 26 mit den das gasförmige Kühlmittel führenden Hohlleitern 27 ab. Jeder Leiter ist von den angrenzenden Leitern durch Isolierzwischenlagen 33 getrennt. In an sich bekannter Weise werden die Wickelköpfe der Erregerwicklung 6 durch die Nutenverschlußkeile 25 und durch zwischen den Nutenverschlußkeilen befindliche Zwischenstücke 31 gehalten, die durch die Schraubbolzen 29 mit der Endplatte 28 verschraubt sind. Bei lamellierter Ausführung des Läufers dienen die Schraubbolzen 29; die sich dann über die ganze Länge des Läufers erstrecken, gleichzeitig zum Zusammenhalt der Bleche.
• In der Mitte der Pole sind zur Erzielung einer wirksamen Pendeldämpfung und Erzielung einer Inversfelddämpfung die Dampferstäbe 30 vorgesehen, die mit der aus gut leitendem Material, beispielsweise aus Bronze, bestehenden Endplatte 28 verschweißt sind.
• Gemäß der Erfindung ausgebildete Wasserkraftgeneratoren eignen sich auch vorzüglich zum Einsatz in Pumpspeicherwerken, da sie eine erhebliche Verringerung des Läuferdurchmessers ermöglichen, so daß der Läufer erheblich billiger wird. Auch ist es dann möglich, die Wickelköpfe der Erregerspulen durch nur bis zu einem gewissen Höchstdurchmesser herstellbare Stahlkappen abzuschließen, wie es an sich bei Turbogeneratoren üblich ist. Die bei Pumpspeicherwerken mit Rücksicht auf die Turbine sonst erforderliche hohe Anlaufzeitkonstante erzielt man dadurch, daß auf die Welle der Maschine eine Schwungrad mit ausreichendem Schwungmoment aufgesetzt wird. Die Anordnung des Schwungrades ist ohne weiteres möglich. Da das für den Läufer vorgesehene Kühlmittel in gasförmigem Zustand durch die Welle zugeführt wird, beeinträchtigt das auf der Welle unmittelbar neben einer Läuferflanke sitzende Schwungrad die Belüftung des Läufers in keiner Weise. Bei Anwendung eines Schwungrades wird also der Läuferdurchmesser kleinstmöglich gehalten und das erforderliche Schwungmoment zum überwiegenden Teil vom Schwungrad aufgebracht. Vorteilhafterweise wird das Schwungrad ebenfalls abgekapselt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur weiteren Erhöhung der Belastbarkeit der Wicklungsleiter einer elektrischen Maschine hoher Leistung, deren Läuferwicklung von einem gasförmigen und deren Ständerwicklung von einem flüssigen Kühlmittel direkt gekühlt wird, wobei unmittelbar neben den Stirnseiten des Läufers, beispielsweise in einem Abstand von wenigen Millimetern, stillstehende Isolierstoffabdekkungen, vorzugsweise aus -glasfaserverstärkten Polyesterharzen, angeordnet sind, die mit die Wickelköpfe der Ständerwicklung in möglichst engem Abstand umgebenden weiteren Isolierstoffabdeckungen, die vorzugsweise ebenfalls aus glasfaserverstärkten Polyesterharzen bestehen, verbunden sind, nach Patentanmeldung S 59629 VIII b/ 21 d1, gekennzeichnet durch ihre Anwendung für schnellaufende Wasserkraftgeneratoren, bei denen je Pol eine einzige Erregerspule vorgesehen und der Zwischenraum zwischen den Spulenseiten benachbarter Erregerspülen ausgefüllt ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den Spulenseiten benachbarter Erregerspulen durch einen Zwischenzahn ausgefüllt ist, der mit dem massiven Läuferkörper oder mit den den Läuferkörper bildenden Blechen einstückig ausgebildet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Erzielung des für eine ausreichende Anlaufzeitkonstante erforderliche Schwungmomentes dienende, mit der Welle der Maschine gekuppelte Schwungrad ebenfalls abgekapselt ist.