DE1229180B - Durchfuehrung der Staenderableitung elektrischer Maschinen grosser Leistung - Google Patents

Durchfuehrung der Staenderableitung elektrischer Maschinen grosser Leistung

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DE1229180B
DE1229180B DEB74067A DEB0074067A DE1229180B DE 1229180 B DE1229180 B DE 1229180B DE B74067 A DEB74067 A DE B74067A DE B0074067 A DEB0074067 A DE B0074067A DE 1229180 B DE1229180 B DE 1229180B
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DE
Germany
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conductors
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conductor
stator
derivation
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DEB74067A
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English (en)
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Dipl-Ing Kurt Schmidt
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/22Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of hollow conductors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Description

  • Durchführung der Ständerableitung elektrischer Maschinen großer Leistung Die Erfindung betrifft eine Durchführung der Ständerableitung elektrischer Maschinen großer Leistung, insbesondere gas- und flüssigkeitsgekühlter Maschinen, bei der die als Hohlleiter ausgebildeten Leiter jeder Phase aus mehreren gegeneinander isolierten, in mehreren radialen Lagen angeordneten, kreisringsektorförmigen Lamellen zusammengesetzt sind, die miteinander verdrillt sind. Bei großen elektrischen Maschinen entstehen auch in den Generatorableitungen, also in der Verbindungsleitung zwischen Generator und Transformator, beträchtliche Verluste durch Stromverdrängung. Die Abführung dieser Verluste bereitet im allgemeinen längs der Ableitung keine besonderen Schwierigkeiten. Ein kritischer Punkt ist jedoch die Durchführung der Generatorableitungen durch das Maschinengehäuse.
  • Die durch die das Gehäuse an den Durchführun-"en durchdringenden magnetischen Felder verursach ten Verluste können zwar leicht dadurch vermieden werden, daß die Gehäusepartien an den Ableitungen aus einem unmagnetischen Material hergestellt sind. Die durch die Stromverdrängung verursachte starke Erwärmung der Generatorableitungen bereitet bei gasgekühlten Generatoren jedoch deshalb erhebliche Schwierigkeiten, weil diese Durchführungen unbedingt gasdicht sein müssen. Die durch die Erwärmung der Ableitungen bedingten Ausdehnung erschwert nämlich eine einwandfreie Abdichtung ganz erheblich.
  • Um die Auswirkung der Stromverdrängung zu verkleinern, ist es bereits bekannt, die Durchführung aus konzentrisch ineinander angeordneten, voneinander isolierten Rohren aufzubauen, wobei jedes der konzentrisch angeordneten Rohre mit einem der voneinander isolierten einseitig parallelgeschalteten Wicklungsstränge der Ständerwicklung verbunden ist. Die einzelnen konzentrischen Rohre sind bei dieser Leiteranordnung erst außerhalb des Ständergehäuses elektrisch miteinander verbunden. Diese Anordnung ist jedoch insbesondere im Inneren der Maschine sehr aufwendig, weil die einzelnen Wicklungsstränge einzeln und isoliert voneinander zu der Durchführung der Generatorableitung geführt werden müssen, während normalerweise die einzelnen Wicklungsstränge bereits in den Wickelköpfen miteinander verbunden werden können.
  • Es ist auch bereits ein aus in Umfangsrichtung unterteilten Teilleitern hergestellter Leiter für die Wicklun- einer elektrischen Maschine bekannt (USA.-Patentschrift 3 014 139). Die Unterteilung der Leiter erfolgt bei dieser bekannten Anordnung, um eine Flexibilität der Leiter zu erreichen. Bei dieser bekannten Wicklungsanordnung sind die Leiter in radialer Richtung nicht unterteilt, so daß die Gesamtleiter nur mit einem Wechselstrom beschränkter Größe belastbar sind, denn die sogenannte Eindringtiefe beträgt z. B. bei einem Kupferleiter kreisförmigen Querschnittes bei einer Frequenz von 50 Hz, bedingt durch die Wirkung der Stromverdrängung, nur etwa 10 mm. Es ist daher sinnlos, die Wandstärke eines der Stromleitung dienenden Kupferrohres größer als 10 mm zu machen. Bei Generatoren sehr großer Leistung genügt daher für die Abführung des Generatorstromes nicht eine einzige solcher bekannter Leiteranordnungen, sondern es müssen mehrere, parallelgeschaltete Leiter verwendet werden, die einen erheblichen Platzmehrbedarf erfordern.
  • Es ist ferner bereits ein Leiterstab für die Durchführung der Ableitungen einer elektrischen Maschine bekannt, bei dem mehrere rechteckige aus ebenfalls rechteckigen verröbelten Leiterlamellen aufgebaute Teilleiter neben- und übereinander oder in Kreisform angeordnet sind, wobei bei der letztgenannten Anordnung die Zwischenräume zwischen den Teilleitern mit einem Gießharz ausgegossen sind (deutsche Auslegeschrift 1098 562). Solche Leiterstäbe sind nicht für eine direkte Kühlung durch ' ein Kühlgas oder eine Flüssigkeit vorgesehen und haben einen relativ großen Platzbedarf.
  • Es sind ferner als Rundleiter ausgebildete Leiterstäbe für das Einlegen in die Nuten des Blechpaketes von Turbogeneratoren bekannt (schweizerische Patentschrift 340 894), die durch um einen axial verlaufenden Hohlraum symmetrisch angeordnete, mit einer äußeren Isolationsumhüllung versehene Teilleiterstäbe gebildet sind, wobei der Hohlraum von einem Kühlmittel durchflossen werden kann. Diese Rundleiter können über di e Eisenlänge des Stators des Generators verdrillt sein. Solc'hg. -Rundleiter werden angewendet, um eine gleichmäßige elektrische Feldverteilung an der Oberfläche des Leiterstabes zu erzielen. Sie lassen bei elektrischen Maschinen höhere Betriebsspannungen zu, als die üblicherweise benutzten Leiter mit -rechteckigem Querschnitt. , Es ist die Aufga.be.- der Erfindung, die in den Durchführungen dei Generätörableitungen großer elektrischer Maschiüöii-durch Strornverdrängung entstehenden Verluste so wesentlich zu vermindern, daß infolge der durch die Zusatzverluste bedingten Erwärmung bzw. Wärmedehnung keine Schwierigkeiten an -der- Abdichtung-,der..Durchführung durch das Gehäuse auftreten können. Eine solche Durchführung soll eine zusätzliche Gas- oder Flüssigkeitskühlung gestatten, und: der Aüfwand für die Herstellung der Durchführung soll dabei möglichst gering sein. Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die n Teilleiter-(n-1)-mal nach Art eines Wicklungsstabes in der Weise verkreuzt sind, daß die Summe der Einzellängen der Teilleiter in den verschiedenen radialen Lagen jeweils den n-ten Teil der Durchführungslänge beträgt, wobei n eine Potenz von zwei mit ganzzahligen Exponenten ist, und daß die Teilleiter an den Kreuzungen so gekröpft sind, daß die Breite des Teilleiters ün Bereich der Abkröpfung jeweils nur die halbe Teilleiterbreite beträgt, jedoch den gleichen Querschnitt aufweist, so daß die Teilleiter jeweils so ineinandersteckbar sind, daß jeweils eine kreisringsektorförmige Lamelle gebildet wird.
  • Der Fertigungsaufwand für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Generatorableitung ist relativ gering, da nach Herstellung der kreisringsektorförmigen Lamellen lediglich ein Zusammenstecken gleicher Einzelelemente erforderlich ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. In der F i g. 1 ist die eine Hälfte einer Leiteranordnung gemäß der Erfindung mit jeweils zwei radial übereinanderliegenden Teilleitern zum Teil aufgeschnitten dargestellt. Die F i g. 2 zeigt die Hälfte einer Leiteranordnung mit vier radial übereinander angeordneten Teilleitern. Die F i g. # zeigt den Verlauf von zwei radial übereinander angeordneten Teilleitern, entsprechend der F i g. 1, und F i g. 4 den Verlauf einer Leiteranordnung gemäß F i g. 2. In den F i g. 5 und 6 sind die beiden Einzelleiter der Anordnung gemäß der F i g. 1 einzeln perspektivisch dargestellt, während in den F i g. 7 und 8 jeweils je zwei bereits zusammengefügte Teilleiter für die Leiteranordnung der F i g. 2 perspektivisch dargestellt sind.
  • In der Darstellung in den F i g. 5 bis 8 sind die einzelnen Teilleiter der besseren übersicht halber rechteckig gezeichnet. Praktisch müssen die Einzelleiter selbstverständlich eine kreisrüigsektorförmige Gestalt haben. Die praktische Ausführung der Teilleiter gemäß der F i g. 1 ist in den F #g. 9 bis 11 für den einen und in den F i g. 12 bis 14 für den anderen Teilleiter jeweils in einer Ansicht von oben und von unten auf die Schmalseite und auf die Stirnseite gesehen dargestellt. Die F i g. 15, 16 und 17 zeigen zwei zusammengesteckte Leiter, während in F i g. 18 das eine Ende einer Durchführung gemäß der Erfindung dargestellt ist.
  • Wie aus den Figuren der Zeichnung zu ersehen ist, besteht der Hohlleiter aus mehreren konzentrisch angeordneten, nach Art eines Kollektors zusammenjesefzten- Lamellen von kreisringsektorförmiger, Gestalt. In F i g. 1 ist ein Hohlleiter dargestellt, dessen Lamellen aus zwei radial übereinander angeordneten Teilleitern aufgebaut ist. Die Teilleiter jeder Lamelle sincf'in- radialer Richtung übereinander angeordnet und zweimal miteinander verschränkt. Grundsätzlich ist aber eine einzige Verschränkung ausreichend. Die doppelte Verschränkung ist nur gewählt worden, um die Teilleiter noch fester miteinander zu verbinden. In den entsprechenden Figuren ist der eine Teilleiter mit a und der andere Teilleiter mit b bezeichnet. Der Leiter b befindet sich im oberen Teil (s. F i g. 1, 5 und 6) auf der Innenseite des Hohlleiters. An der mit K- bezeichneten Stelle ist der Leiter-b--,abgekröpft, wobei in tangentialer Richtung die Leiterbreite auf die Hälfte vermindert ist. In radialer Richtung hat die Abkröpfung die doppelte Höhe-wie der obere Leiterteil. In axialer Richtung ist die Höhe der Abkröpfung so groß, daß keine Verringerung des Leiterquerschnittes stattfindet. Hinter der Abkröpfung weist der Leiter b wieder die volle Breite wie oberhalb der Abkröpfung auf; der untere Leiterteil ist jedoch in radialer Richtung gegenüber dem oberen Leiterteil um eine Leiterhöhe versetzt. Der Teilleiter' a weist eine Kröpfung auf, die den leeren Raum L am Teilleiter b ausfüllt (s. perspektivische Darstellung in F i g. 5 und 6).
  • Die Leiter a und b der F i g. 9 bis 14 können bei der Montage in tangentialer Richtung ineinandergeschoben werden. Die Teilleiter sind so weit konisch ausgebildet, daß aus den zusammengesteckten Teilleitern, die jeweils eine Lamelle ergeben, ein Kreisring zusammengesetzt werden kann. An beiden Enden in axialer Richtung des Hohlleiters ist je eine Eindrehung e (s. F ig. 18) vorgesehen, in die je ein Metallring eingelegt werden kann. Die beiden Ringe 1 am oberen und unteren Ende des Hohlleiters können mit den Anschlüssen für die Ableitungen vereinigt sein.
  • Die in den F i g. 1, 5, 6 und 9 bis 17 dargestellte Leiteranordnung weist pro Lamelle jeweils zwei Kreuzungen auf, obwohl dies aus elektrischen Gründen nicht unbedingt erforderlich wäre. Die Summen der Längen in der oberen und der unteren Lage sind bei den Teilleitern jeweils gleich, so daß eine weitgehende Beseitigung des Stromverdrängungseffektes gewährleistet ist, Der Vorteil dieser Andrdnung besteht darin, daß an beiden Enden des Hohlleiters die mit b bezeichneten Teilleiter innen und die mit a bezeichneten Teilleiter außen liegen, so daß durch die in die Eindrehung eingelegten Ringe f der Hohlleiter fester zusammengehalten wird als bei der Ausführung mit nur einer Kreuzung.
  • Die in den F i g. 5 und 6 dargestellten Teilleiter weichen in der Ausführung der Abkröpfung von den Teilleitern der F i g. 9 bis 14 ab. Bei den Teilleitern entsprechend F i g. 5 besitzt der Teilleiter a einmal eine Abkröpfung K auf der Oberseite und eine Abkröpfung auf der Unterseite. Die in dieser Weise gestalteten Teilleiter können zwar nicht ineinandergesteckt werden, wie die in den F i g. 9 bis 16 dargestellten, sondern müssen ineinandergeschwenkt werden. Bei den Teilleitern entsprechend den F i g. 5 und 6 ergibt sich aber der große Vorteil für die Fabrikation, daß die Teilleiter a und b vollkommen gleich sind.
  • Bei den in den F i g. 7 und 8 dargestellten vier Teilleitern sind wohl die beiden Teilleiter c und d verschieden im Aufbau, es sind jedoch nur zwei Teilleitertypen erforderlich, um drei Kreuzungen innerhalb der Durchführung und damit eine weitgehende Beseitigung des Stromverdrängungseffektes zu erzielen.
  • Außer den oben beschriebenen, aus zwei bzw. vier Teilleitern bestehenden Lamellen können solche Lamellen auch aus 8, 16 oder 32 Teilleitern aufgebaut .sein (jeweils eine Potenz von 2 mit einem ganzzahligen Exponenten) und 7, 15 oder 31 usw. Kreuzungen aufweisen.

Claims (1)

  1. Patentansprach: Durchführung der Ständerableitung elektrischer Maschinen großer Leistung, insbesondere gas- und flüssigkeitsgekühlter Maschinen, bei der die als Hohlleiter ausgebildeten Leiter jeder Phase aus mehreren gegeneinander isolierten, in mehreren radialen Lagen angeordneten, kreisringsektorförmigen Lamellen zusammen- gesetzt sind, die miteinander verdrillt sind, d a - durch gekennzeichnet, daß die n Teilleiter (n-1)-mal nach Art eines Wicklungsstabes in der Weise verkreuzt sind, daß die Summe der Einzellängen der Teilleiter in den verschiedenen radialen Lagen jeweils den n-ten Teil der Durchführungslänge beträgt, wobei n eine Potenz von zwei mit ganzzahligen Exponenten ist, und daß die Teilleiter an den Kreuzungen so gekröpft sind, daß die Breite des Teilleiters im Bereich der Abkröpfung jeweils nur die halbe Teilleiterbreite beträgt, jedoch den gleichen Querschnitt aufweist, so daß die Teilleiter jeweils so ineinandersteckbar sind, daß jeweils eine kreisringsektorförmige Lamelle gebildet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1098 562; schweizerische Patentschrift Nr. 340 894; USA.-Patentschrift Nr. 3 014 139.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH340894A (de) * 1956-06-16 1959-09-15 Bbc Brown Boveri & Cie Statorwicklung für Turbogenerator
DE1098562B (de) * 1958-08-01 1961-02-02 Siemens Ag Hochstromdurchfuehrung fuer elektrische Generatoren od. dgl.
US3014139A (en) * 1959-10-27 1961-12-19 Gen Electric Direct-cooled cable winding for electro magnetic device

Patent Citations (3)

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