Leiterstab einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Turbogenerators
Die Erfindung bezieht sich auf einen Leiterstab einer elektrischen Maschine, insbesondere
eines Turbogenerators, dessen Teilleiter in vier umfangsmäßig nebeneinanderliegenden
Ebenen radial übereinanderliegend angeordnet und um 360' verdrillt sind.
Ein solcher Vierebenenstab ist schon vorgeschlagen worden, und zwar besteht dieser
vorgeschlagene Stab aus zwei parallelgeschalteten Teilstäben, wobei in jedem Teilstab
die Teilleiter in zwei umfangsmäßig nebeneinanderliegenden Ebenen radial übereinanderliegend
angeordnet sind und in jedem Teilstab für sich um 360' verdrillt sind. Damit
sind zwar die Wirkungen des Nutenquerfeldes aufgehoben, so daß als Folge dieses
Nutenquerfeldes keine Ausgleichsströme fließen können. Das radiale Stirnstreufeld
erzeugt jedoch Spannungen in den Teilleitern der einzelnen Ebenen, so daß als Folge
dieses radialen Stirnstreufeldes Ausgleichsströme zwischen den Teilleitern der einzelnen
Ebenen fließen und Verluste verursachen. Diese Verluste können dadurch vermindert
werden, daß die Teilleiter jedes Teilstabes nach der bekannten 1801- oder
5401-Verdrillung verdrillt werden. Damit sind zwar die Spannungen zwischen den Ebenen
innerhalb eines jeden der beiden Teilstäbe ausgeglichen, zwischen den beiden Teilstäben
wird jedoch als Folge des radialen Stim, streufeldes immer ein Ausgleichsstrom
fließen, da die beiden Teilstäbe miteinander nicht verdrillt sind.Conductor bar of an electrical machine, in particular of a turbo generator The invention relates to a conductor bar of an electrical machine, in particular of a turbo generator, the subconductors of which are arranged radially one above the other in four circumferentially adjacent planes and are twisted 360 '. Such a four-level rod has already been proposed, namely this proposed rod consists of two parallel-connected partial rods, in each partial rod the partial conductors are arranged radially one above the other in two circumferentially adjacent planes and are twisted by 360 'in each partial rod. Thus the effects of the groove transverse field are canceled, so that no equalizing currents can flow as a result of this groove transverse field. The radial front stray field, however, generates stresses in the sub-conductors of the individual levels, so that as a consequence of this radial front stray field, equalizing currents flow between the sub-conductors of the individual levels and cause losses. These losses can be reduced by twisting the partial conductors of each partial rod according to the known 1801 or 5401 twist. Although the tensions between the planes within each of the two rods are balanced, a compensating current will always flow between the two rods as a result of the radial stray field, since the two rods are not twisted together.
Es ist feiner ein Leiterstab für elektrische Maschinen bekannt, bei
dem die Teilleiter in vier Ebenen angeordnet und um 360' verdrillt sind,
wobei die Teilleiter gemäß einem mäanderförmigen Linienzug alle Ebenen durchlaufen.
Auch hierbei werden jedoch die durch das radiale Stimstreufeld induzierten Spannungen
nicht aufgehoben, da die Teilleiter im Hinblick auf das radiale Stirnstreufeld im
Bereich der Wickelköpfe am Ende des Verdrillungsbereiches die gleiche Lage einnehmen
wie am Anfang des Verdrillungsbereiches.A conductor bar for electrical machines is known in which the subconductors are arranged in four planes and twisted 360 ' , the subconductors running through all planes according to a meandering line. Here too, however, the voltages induced by the radial front stray field are not canceled, since the subconductors assume the same position with regard to the radial front stray field in the area of the end windings at the end of the twisting area as at the beginning of the twisting area.
Aufgabe der Erfindung ist, die Teilleiter eines Vierebenenstabes derart
zu verdrillen, daß die durch das radiale Stirnstreufeld zwischen den Teilleiterebenen
induzierten Spannungen völlig aufgehoben werden. Die Erfindung besteht darin, daß
die Teilleiter der beiden inneren Ebenen über den Verdrillungsbereich in entgegengesetztem
Verdrillungssinne die jeweils benachbarte äußere Ebene und anschließend die benachbarte
innere Ebene durchlaufen, während die Teilleiter der beiden äußeren Ebenen
je-
weils die nicht benachbarte innere Ebene und anschließend die gegenüberliegende
äußere Ebene durchlaufen. Damit ist erreicht, daß die durch das radiale Stirnstreufeld
zwischen den Teilleiterebenen induzierte Spannungen völlig aufgehoben sind, so daß'
als Folge dieser Spannungen keine Verluste bewirkenden Ausgleichsströme zwischen
den Ebenen entstehen können. Ein weiterer Vorteil, und zwar in fertigungstechnischer
Hinsicht, besteht darin, daß der Leiterstab gemäß der Erfindung nicht aus zwei zusammenhanglosen
Hälften (Teilstäben) besteht. Durch die Verknüpfung aller Ebenen entsteht vielmehr
ein in sich zusammengefügter Stab.The object of the invention is to twist the sub-conductors of a four-level rod in such a way that the voltages induced between the sub-conductor levels by the radial frontal stray field are completely eliminated. The invention consists in that the sub-conductors of the two inner levels pass through the twisting area in opposite directions of twisting through the respective adjacent outer level and then the adjacent inner level, while the sub-conductors of the two outer levels each pass through the non-adjacent inner level and then the opposite traverse outer level. This ensures that the voltages induced by the radial frontal stray field between the sub-conductor levels are completely canceled out, so that as a result of these voltages no equalizing currents causing losses can arise between the levels. Another advantage, in terms of manufacturing technology, is that the conductor bar according to the invention does not consist of two halves (partial bars) that are not connected. Rather, the connection of all levels creates a rod that is joined together.
Durch das genannte Stirnstreufeld entstehen neben den genannten Verlusten,
die durch die Ausgleichsströme zwischen den Ebenen verursacht werden, noch andere
Verluste, die durch eine Verdrillung nicht aufgehoben werden können. Diese Verluste
entstehen durch Verlustströme (Wirbelströme) innerhalb eines jeden Teilleiters und
sind abhängig von der Breite eines Teilleiters; sie sinken stark mit abnehmender
Breite eines Teilleiters. Wird ein Vierebenenstab in einer Nut angeordnet, die für
einen üblichen Zweiebenenstab (Roebelstab) ausgelegt ist, so ist jeder Teilleiter
eines Vierebenenstabes nur noch halb so breit wie der eines üblichen Zweiebenenstabes.
Somit ergibt sich bei der Verwendung eines Vierebenenstabes allgemein der Vorteil,
daß die letztgenannten Verluste im Vergleich zu einem Zweiebenenstab wesentlich
verringert werden.As a result of the forehead scatter field mentioned, in addition to the losses mentioned,
caused by the equalizing currents between the levels, as well as others
Losses that cannot be canceled by twisting. These losses
arise from leakage currents (eddy currents) within each sub-conductor and
are dependent on the width of a partial conductor; they decrease sharply with decreasing
Width of a sub-conductor. A four-level bar is placed in a groove that is used for
If a standard two-level rod (Roebel rod) is designed, each sub-conductor is
a four-level staff only half as wide as that of a conventional two-level staff.
Thus, when using a four-level rod, there is generally the advantage that
that the latter losses are significant compared to a two-level stick
be reduced.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Leiterstabes gemäß
der Erfindung dargestellt.In the drawing, an embodiment of a conductor bar is shown in FIG
of the invention shown.
F i g. 1 zeigt schematisch das Teilleiterbild des Leiterstabes
beim Beginn des Verdrilhingsbereiches am Nutaustritt; in F i g. 2 ist das
Teilleiterbild am Ende des Verdrillungsbereiches am Nutaustritt dargestellt;
F
i g. 3 zeigt in schematischer Darstellung an einem Querschnitt des Leiterstabes
den Verdrillungssinn; F i g. 4 zeigt eine Ansicht des Leiterstabes aus Richtung
A gemäß F i g. 3;
F i g. 5 zeigt eine Ansicht des gleichen Leiterstabes
aus Richtung B der F i g. 3. F i g. 1 shows schematically the partial conductor pattern of the conductor bar at the beginning of the twisting area at the slot exit; in Fig. 2 shows the partial conductor pattern at the end of the twisting area at the slot exit; F i g. 3 shows a schematic illustration of the sense of twist on a cross section of the conductor bar; F i g. 4 shows a view of the conductor bar from direction A according to FIG. 3; F i g. 5 shows a view of the same conductor bar from direction B of FIG. 3.
F i g. 1 zeigt Teilleiter 1 bis 16, die in vier
Teilleiterebenen I-IV angeordnet sind. Die Erfindung ist allerdings nicht an Leiterstäbe
mit nur 16 Teilleitern gebunden, sondern kann auch bei mehr als
16 Teilleitern durchgeführt werden. Ein Vergleich von F i g. 1 und
2 zeigt, daß die Teilleiter nach Durchlaufen des Verdrillungsbereiches ihre gleiche
vertikale Reihenfolge beibehalten haben. Sie haben dabei jedoch ihre Ebenen gewechselt.
So sind die bei Beginn des Verdrillungsbereiches in der Ebene I angeordneten Teilleiter
1 bis 4 nach Durchlaufen des Verdrillungsbereiches in die Ebene IV übergewechselt,
und die bei Beginn des Verdrillungsbereiches in der Ebene IV angeordneten Teilleiter
13 bis 16 nehmen am Ende des Verdrillungsbereiches die Ebene
1
ein. Ebenso haben die ursprünglich in den Ebenen II und III angeordneten
Teilleiter nach Durchlaufen des Verdrillungsbereiches ihre Ebenen vertauscht.F i g. 1 shows sub-conductors 1 to 16 which are arranged in four sub-conductor levels I-IV. However, the invention is not tied to conductor bars with only 16 sub-conductors, but can also be carried out with more than 16 sub-conductors. A comparison of FIG. 1 and 2 show that the sub-conductors have retained their same vertical order after passing through the twisting area. However, they have changed their levels in the process. Subconductors 1 to 4 arranged in level I at the beginning of the twisting area are transferred to level IV after passing through the twisting area, and subconductors 13 to 16 located in level IV at the beginning of the twisting area occupy level 1 at the end of the twisting area . Likewise, the sub-conductors originally arranged in levels II and III have swapped their levels after passing through the twisting area.
Zwischen den'Teilleitern und/oder den einzelnen Ebenen können Kühlkanäle
angeordnet sein- Die Teiffeiter können für Kühlzwecke als Hohlleiter ausgebildet
sein. Ferner ist es auch möglich, nur einige Teilleiter des Stabes als Hohlleiter
auszubilden. Alle
diese Merkmale sind an sich bekannt und werden nur in Verbindung
mit der genannten Erfindung beansprucht.Cooling channels can be arranged between the partial conductors and / or the individual levels. The partial conductors can be designed as hollow conductors for cooling purposes. Furthermore, it is also possible to design only a few partial conductors of the rod as waveguides. All of these features are known per se and are only claimed in connection with the cited invention.
Den Verdrülungssinn der Teilleiter über den Verdrillungsbereich zeigt
der Kurvenzug 17 in der V i g# 3. Es ist leicht zu erkennen, daß die
Teilleiter der beiden inneren Ebenen zunächst die benachbarte äußere Ebene und anschließend
die benachbarte innere Ebene durchlaufen, während die Teilleiter der beiden äußeren
Ebenen zunächst die nicht benachbarte innere Ebene und anschließend die gegenüberliegende
äußere Ebene durchlaufen. Curve 17 in V ig # 3 shows the direction of twisting of the subconductors over the twisting area. It is easy to see that the subconductors of the two inner levels first pass through the adjacent outer level and then the adjacent inner level, while the subconductors of the two outer levels Levels first pass through the non-adjacent inner level and then the opposite outer level.
Durch die ausführlicheren Darstellungen der beiden F i g. 4
und 5 wird die erfindungsgemäße VerdriUung noch klarer erkennbar.Through the more detailed representations of the two F i g. 4 and 5 , the displacement according to the invention can be seen even more clearly.