DE1261946B

DE1261946B - Direkt fluessigkeitsgekuehlte Laeuferwicklung grosser Asynchronmaschinen

Info

Publication number: DE1261946B
Application number: DE1965V0027856
Authority: DE
Inventors: Kurt Platzbecker
Original assignee: VEM Sachsenwerk GmbH
Current assignee: VEM Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1965-02-23
Filing date: 1965-02-23
Publication date: 1968-02-29

Description

Direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung großer Asynchronmaschinen Die Erfindung betrifft eine direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung großer Asynchronmaschinen mit schweren Anlaufbedingungen, bestehend aus in den Läufernuten eingelegten Hohlleitern.
Bekannterweise ist ohne geeignete Maßnahmen der willkürlichen Leistungssteigerung elektrischer Maschinen durch die nicht mehr zu beherrschende Vergrößerung der Abmessungen -und des Gewichtes eine Grenze gesetzt. Als geeignete Maßnahme zur weiteren Leistungssteigerung erwies sich die Anwendung immer besserer Kühlmethoden, vorzugsweise die direkte Flüssigkeitskühlung der Wicklung und des aktiven Eisens, wobei die Verlustwärme direkt vom Entstehungsort abgeführt wird. Vor allem vom Gesichtspunkt einer erheblichen Leistungssteigerung elektrischer Maschinen, insbesondere großer Synchronmaschinen, bei gleichbleibender Baugröße, hat sich die direkt flüssigkeitsgekühlte Wicklung als geeignet erwiesen. Da bei diesen Maschinen die Verlustdichte über dem Leiterquerschnitt einer Wicklung - bei normaler Ausführung derselben - konstant ist und sich nur von Bauteil zu Bauteil, wie z. B. von der Wicklung zum aktiven Eisen unterscheidet, ist hier die technische Anwendung einer unterschiedlichen Kühlintensität nicht erforderlich; wohl aber wird die unterschiedliche Kühlung verschiedener Bauteile je nach ihrem Verlustanteil ausgeführt.
Dies geht auch daraus hervor, daß Hohlleiter für Läuferwicklungen von Turbogeneratoren bekannt sind, die zwar zwei oder mehr Kühlkanäle aufweisen, sich aber nicht für die technische Anwendung der unterschiedlichen Kühlintensität eignen.
Höchste Anforderungen brachte die Anwendung der direkt flüssigkeitsgekühlten Wicklungen bei großen Asynchronmaschinen mit schweren Anlaufbedingungen, insbesondere bei den Läuferwicklungen mit sich, weil hierbei die sich entwickelnde Verlustwärme örtlich besonders groß ist und dadurch erhebliche Flüssigkeitsmengen mit relativ großer Geschwindigkeit zur Kühlung benötigt werden.
Bekanntlich verlangt aber die Umwälzung erheblicher Flüssigkeitsmengen mit großen Geschwindigkeiten einen hohen ökonomischen Aufwand; ganz abgesehen davon, daß diese Forderungen im Läufer nur schwer realisierbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung großer Asynchronmaschinen mit schweren Anlaufbedingungen, bestehend aus in den Läufernuten eingelegten Hohlleitern, zu schaffen, mit der bei Umwälzung geringster Flüssigkeitsmengen eine optimale Kühlwirkung zu erreichen ist, wodurch der dazu notwendige ökonomische Aufwand in vertretbaren Grenzen bleibt. Besonderes Ziel ist dabei die technische Anwendung einer unterschiedlichen Kühlintensität zur Beherrschung der örtlich unterschiedlichen Erwärmung.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß jeder Hohlleiter zwei oder mehrere Kühlkanäle aufweist, deren Querschnitte derart unterschiedlich ausgeführt sind, daß die dem Luftspalt nächstliegende Seite des Hohlleiters mit einem oder mehreren Kühlkanälen geringen Querschnittes und der dem Nutgrund zugekehrte Teil des Hohlleiters mit einem oder mehreren Kühlkanälen größeren Querschnittes ausgerüstet ist und daß die Kühlkanäle der Hohlleiter derart in Reihe geschaltet sind, daß die Zuführung der Kühlflüssigkeit über den oder die Kühlkanäle geringen Querschnittes und die Abführung der Kühlflüssigkeit über den oder die Kühlkanäle größeren Querschnittes erfolgt.
Technologisch besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kühlkanäle eines Hohlleiters durch sickenartige Einschnürungen voneinander getrennt sind.
Auch ist die Kühlkanaltrennung im Hohlleiter durch Zwischenwände realisierbar.
Zur Herabsetzung des Druckbedarfes sind die Kühlkanäle unterschiedlichen Querschnittes vorzugsweise in der Mitte des Hohlleiters durch Unterbrechung der Zwischenwände miteinander verbunden.
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
F i g. 1 zeigt den Querschnitt eines Hohlleiters, bei dem die Kühlkanäle durch sickenartige Einschnürungen voneinander getrennt sind; F i g. 2 zeigt den Querschnitt eines Hohlleiters, bei dem die Kühlkanäle durch Zwischenwände voneinander getrennt sind; F i g. 3 zeigt den gleichen Hohlleiter, wie in F i g. 1 dargestellt, wobei aus der zusätzlichen Seitenansicht hervorgeht, daß die Kühlkanäle unterschiedlichen Querschnittes durch Unterbrechung der sickenartigen Einschnürungen miteinander verbunden sind.
Der in F i g.1 dargestellte Hohlleiter 1 wird so in die Nut des Eisenpaketes eingelegt, daß sich der Kühlkanal 2 in dem dem Luftspalt zugewandten Leiterteil und damit der Kühlkanal 3 in dem dem Nutgrund zugewandten Teil befindet. Durch den Kühlkanal 2 von geringem Querschnitt wird die Kühlflüssigkeit zugeführt und durch den Kühlkanal 3 von größerem Querschnitt abgeführt. Dadurch wird der dem Luftspalt zugewandte Leiterteil, in dem bekanntlich beim Anlauf infolge der Stromverdrängung die größte Belastung auftritt, durch die mit hoher Geschwindigkeit im Kühlkanal 2 strömende Kühlflüssigkeit intensiv gekühlt. Die bereits dadurch vorgewärmte Kühlflüssigkeit genügt zur Kühlung des dem Nutgrund zugewandten Leiterteiles, da hier die Verlustdichte wesentlich geringer ist,. und wird deshalb anschließend durch den Kühlkanal 3 zurückgeleitet.
Der Hohlleiter 4, der in F i g. 2 dargestellt ist, besitzt den Kühlkanal 5 mit geringem und den Kühlkanal 6 mit größerem Querschnitt. Beide Kühlkanäle 5 und 6 sind durch eine Zwischenwand voneinander getrennt. Auch dieser Hohlleiter 4 wird, wie vorstehend beschrieben, in die Nut eingelegt.
Bei dem in F i g. 3 dargestellten Hohlleiter 7 ist zur Herabsetzung des Druckbedarfs in der Mitte des Hohlleiters 7 eine hydraulische Verbindung zwischen den Kühlkanälen 8, 8' und 9, 9' geschaffen, die durch die Unterbrechung der sickenartigen Einschnürungen erreicht wird. Bei dieser Anordnung ist die Kühlflüssigkeit beiderseits des Hohlleiters 7 zu- und abzuleiten. Der Verlauf der Kühlflüssigkeitsströmung ist durch Pfeile angedeutet.

Claims

Patentansprüche: 1. Direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung großer Asynchronmaschinen mit schweren Anlaufbedingungen, bestehend aus in den Läufernuten eingelegten Hohlleitern, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß jeder Hohlleiter zwei oder mehrere Kühlkanäle aufweist, deren Querschnitte derart unterschiedlich ausgeführt sind, daß die dem Luftspalt nächstliegende Seite des Hohlleiters mit einem oder mehreren Kühlkanälen geringen Querschnitts und der dem Nutgrund zugekehrte Teil des Hohlleiters mit einem oder mehreren Kühlkanälen größeren Querschnitts ausgerüstet ist, und daß die Kühlkanäle der Hohlleiter derart in Reihe geschaltet sind, daß die Zuführung der Kühlflüssigkeit über den oder die Kühlkanäle geringen Querschnitts und die Abführung der Kühlflüssigkeit über den oder die Kühlkanäle größeren Querschnitts erfolgt.
2. Direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle eines Hohlleiters durch sickenartige Einschnürungen voneinander getrennt sind.
3. Direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle eines Hohlleiters durch Zwischenwände voneinander getrennt sind.
4. Direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle unterschiedlichen Querschnitts in der Mitte des Hohlleiters durch Unterbrechung der sickenartigen Einschnürungen bzw. Unterbrechung der Zwischenwände miteinander verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 939 392; deutsche Auslegeschrift Nr. 1117 211.