DE1282158B

DE1282158B - Directly liquid-cooled rotor winding of a turbo generator

Info

Publication number: DE1282158B
Application number: DEA54657A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Norbert Krick; Dr Friedrich Muellner
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1966-11-25
Filing date: 1967-01-19
Publication date: 1968-11-07

Description

Direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung eines Turbogenerators Bei einem Turbogenerator mit einer direkt flüssigkeitsgekühlten Läuferwicklung ist es wegen der größeren Anzahl von Polwindungen schwierig, die Wasserzu- und Wasserableitungen für jede einzelne Windung unter den Läuferwicklungskappen unterzubringen, da infolge der äußerst hohen mechanischen Beanspruchung dieser Kappen die räumlichen Verhältnisse sehr begrenzt sind (schweizerische Patentschrift 374 415).Direct liquid-cooled rotor winding of a turbo generator It is a turbo generator with a directly liquid-cooled rotor winding because of the larger number of pole windings, the water supply and drainage systems are difficult to be accommodated for each individual turn under the rotor winding caps, as a result the extremely high mechanical stress on these caps the spatial conditions are very limited (Swiss patent 374 415).

Um diese Schwierigkeit zu umgehen, ist es bekannt, die Zu- und Abführungen der Kühlflüssigkeit zu einer Spulengruppe derart vorzunehmen, daß für eine Vielzahl von direkt gekühlten Leitern oder Windungen nur eine Zu- oder Ableitung notwendig ist. Dieser Lösung haftet jedoch der Nachteil an, daß die gemeinsame Zu- oder Ableitung schwierig herzustellen ist. Dies ergibt sich aus der elektrischen Potentialdifferenz der Leiter untereinander und ferner aus den Abdichtungsschwierigkeiten bei mehrfach miteinander gekoppeltem Anschluß infolge der hohen hydraulischen Drücke des rotierenden Systems und der möglicherweise unterschiedlichen Längsdehnungen der zu einer Verbindungsgruppe gehörenden Leiter. Eine solche Ausführung zeigt die britische Patentschrift 978 024.In order to circumvent this difficulty, it is known to carry out the supply and discharge of the cooling liquid to a coil group in such a way that only one supply or discharge is necessary for a large number of directly cooled conductors or windings. However, this solution has the disadvantage that the common supply or discharge is difficult to produce. This results from the electrical potential difference between the conductors and also from the sealing difficulties in the case of multiple interconnected connections due to the high hydraulic pressures of the rotating system and the possibly different longitudinal expansions of the conductors belonging to a connection group. Such a design is shown in British patent specification 978 024.

Andere Ausführungen, ebenfalls in der Fachwelt bekannt, bei denen von der Vielzahl der Leiter nur ein Teil gekühlt wird und die in den nicht gekühlten Leitern erzeugte Wärme durch Wärmeleitung an die gekühlten Leiter abgeführt werden muß, scheitern meist an dem zu hohen Temperaturgefälle zwischen diesen Leitern, da bei der sehr hohen elektrischen Ausnutzung solcher Maschinen die Stromdichten und die abzuführenden Verluste beachtlich hoch sind und die für die Wärmeleitung maßgebende Durchtrittsfläche den Verhältnissen entsprechend zu klein ist (deutsches Gebrauchsmuster 1908 274).Other designs, also known in the art, in which only a part of the multitude of conductors is cooled and the heat generated in the non-cooled conductors must be dissipated by conduction to the cooled conductors, usually fail because of the excessive temperature gradient between these conductors , because with the very high electrical utilization of such machines, the current densities and the losses to be dissipated are considerably high and the passage area, which is decisive for heat conduction, is correspondingly too small (German utility model 1908 274).

Die Erfindung bezieht sich somit auf eine direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung für einen Turbogenerator, bei welcher in den Läufernuten gegeneinander isolierte Hohlleiter und massive Leiter übereinanderliegen.The invention thus relates to a directly liquid-cooled Rotor winding for a turbo generator, in which the rotor slots against each other insulated waveguides and solid conductors lie on top of each other.

Die Aufgabe der Erfindung ist, die erwähnten Schwierigkeiten bei Wicklungen dieser Art durch eine Vergrößerung der Wärmedurchtrittsflächen zwischen den massiven und hohlen Leitern zu beheben.The object of the invention is to solve the mentioned difficulties with windings of this type by increasing the heat transfer surfaces between the massive ones and fix hollow ladders.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Hohlleiter in Richtung der Nuthöhe mit keilförmigen Aussparungen oder keilförmigen Vorsprüngen ausgebildet werden, die mit entsprechenden keilförmigen Vorsprüngen bzw. keilförmigen Aussparungen der benachbarten massiven Leiter in gegenseitigem Eingriff stehen. Dadurch entsteht eine Kontaktfläche zwischen Hohlleiter und massivem Leiter, die größer als die Querschnittsfläche der Leiter ist. According to the invention, this object is achieved in that the waveguides are formed in the direction of the groove height with wedge-shaped recesses or wedge-shaped projections which are in mutual engagement with corresponding wedge-shaped projections or wedge-shaped recesses of the adjacent solid conductors. This creates a contact area between the waveguide and the solid conductor that is larger than the cross-sectional area of the conductor.

An Hand der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, wobei die F i g. 1 bis 3 je eine Läufernut im Querschnitt zeigen.Several exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing, FIG. 1 to 3 each show a runner groove in cross section.

In der F i g. 1 handelt es sich um eine Läuferwicklung mit je zwei Leitern pro Nut, wovon 1 der Hohlleiter, 2 der massive Leiter ist. Der Hohlleiter 1, der einen Kanal 3 für die Kühlflüssigkeit aufweist, ist mit einem keilförmigen Vorsprung 4 ausgebildet, der in eine entsprechende keilförmige Aussparung 5 des massiven Leiters 2 eingreift.In FIG. 1 is a rotor winding, each with two conductors per slot, of which 1 of the waveguide 2 of the massive conductor. The waveguide 1, which has a channel 3 for the cooling liquid, is designed with a wedge-shaped projection 4 which engages in a corresponding wedge-shaped recess 5 in the solid conductor 2.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 sind drei Leiter pro Nut vorhanden, wobei der mittlere Leiter 10 als Hohlleiter mit einem Kühlkanal 11 ausgebildet ist, während die beiden anderen Leiter 12 keine Kühlkanäle aufweisen. Der Hohlleiter 10 ist oben und unten mit je einem keilförmigen Vorsprung 13 versehen, der in einer entsprechenden keilförmigen Aussparung 14 der massiven Leiter 12 eingreift.In the embodiment according to FIG. 2 there are three conductors per slot, the middle conductor 10 being designed as a waveguide with a cooling channel 11 , while the other two conductors 12 have no cooling channels. The waveguide 10 is provided with a respective wedge-shaped projection 13 at top and bottom which engages in a corresponding wedge-shaped recess 14 of the solid conductor 12th

Schließlich ist in der F i g. 3 eine weitere Ausführungsform mit vier Leitern pro Nut veranschaulicht, wo der oberste und unterste Leiter 16 mit je einem Kühlkanal 17 versehen ist und die zwei mittleren Leiter 18 als massive Leiter ausgebildet sind. Die letzteren weisen je einen keilförmigen Vorsprung 19 auf, der in eine entsprechende keilförinige Aussparung 20 der Hohlleiter 16 eingreift.Finally, in FIG. 3 illustrates a further embodiment with four conductors per groove, where the top and bottom conductors 16 are each provided with a cooling channel 17 and the two middle conductors 18 are designed as solid conductors. The latter each have a wedge-shaped projection 19 which engages in a corresponding wedge-shaped recess 20 in the waveguide 16 .

Bei allen Ausführungsformen ergibt sich der große Vorteil, daß die Wärmedurchtrittsfläche zwischen massivem Leiter und direkt Gekühltem Hohlleiter so groß ist, daß das Wärmegefälle klein gehalten wird, d. h. der Temperatursprung auf einem zulässigen Wert bleibt. Ferner durch das keilförmige Ineinandergreifen der Leiter bewirkt die Eigenfliehkraft der Leiter sowohl in der Nut wie auch im Wickelkopf eine sehr gute Flächenpressung auf die Kontaktflächen, wodurch das Temperaturgefälle an der Zwischenisolation vermindert wird.In all embodiments there is the great advantage that the heat transfer area between the solid conductor and the directly cooled waveguide is so large that the heat gradient is kept small, ie. H. the temperature jump remains at a permissible value. Furthermore, due to the wedge-shaped interlocking of the conductors, the centrifugal force of the conductors both in the groove and in the end winding causes very good surface pressure on the contact surfaces, which reduces the temperature gradient at the intermediate insulation.

Claims

Patent claim: direct liquid cooled rotor winding of a turbo-generator, wherein the rotor slots mutually insulated waveguide and solid conductors overlie each other, d a d u rch g e k ennzei seframe that the waveguides are formed in the direction of the groove height with wedge-shaped notches or wedge-shaped protrusions which cooperate with corresponding wedge-shaped projections or wedge-shaped recesses of the adjacent solid conductors are in mutual engagement. Publications considered: German utility model no. 1908 274; Swiss Patent No. 374 415; British Patent No. 978 024.