DE1463947A1 - Fluessigkeitsgekuehlte Induktorwicklung fuer hochstromerregte elektrische Maschinen,insbesondere Turbogeneratoren - Google Patents

Description

• Flüssigkeity,-rekühlte Induktorwicklung für hochstrom-

  erregte elektrische Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren

  Es wurde bereits vorgeschlagen, große elektrische Maschinen

  mit flüssigheitsgeküblter InduktorwIcklung mit sehr hohen

  Strömen, bei niedriger Spannung zu erregen" Dies" Maßnabse

  hat den Vorteil, daß in jeder Rotornut anstelle von mehreren

  Wicklungsleitern nur noch ein einsiger Wicklungsleiter mit

  großen Querschnitt verwendet werden kann" Dieses wiederum er-

  leichtert die F1".seigkeitskühlung der Rotorwicklung erheblich,

  da dadurch die Zahl der notwendigen und außerordentlich echuir

  rig zu montierenden Flüssigheiteanschlüsse zu den einzelnen

  Induktorwicklungen beträchtlich verringert werden kann..

  Die Erfindung betrifft eine solche flüesigäeitegekühlte Einstab..

  Wicklung für hochstromerregte elektrische Maschinen, die

  derart ausgebildet ist, daß sie eine optimale Kühlung der

  Leiterstäbe und der Einhaltung vollkommener thermischer Boa..

  metrie über den gesamten Induktor sowie eine einfache Noatage

  der Leiterwindungen und der Flüssigkeitsanschlüsse gestattet"

  Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklunga..

  leiter getrennte Halbwindungen bilden, in denen ein Kühlkanal

  oder mehrere parallele Kühlkanäle eine von der anderen Halb..

  Windung unabhängige Kihlmittelführung darstellen, und daß die

  Halbwindungen nach des.$inbau in die Nuten im Bereich der

  wiakolköpte zu elektrisch geschlossenen Windungen sueaamenge»

  fügt werden, Das Zusammenlöten der Halbwindungen in eifbatt..

  ten Zustand ist jedoch wegen des großen Leiterquerschnitte

  und der engen räumlichen Verhäl miese in Bereich des Wickelkopfes gehr schwierig. Es wird deshalb vorgeschlagen, die Kontaktverbindungen der Halbwindungen lösbar, beispielsweise als Schraubenverbindung, auazubilden. Die Zu- und Abfuhr der Xühlflüssigkeit arfelg@ vorzugsweise an der gleichen Manchinenseite im ßerei ch der Wickelköpfe, so daß einmal nur eine Maachinenseite für die Kühlflüssigkeitsanschlüsse in Anspruch genommen wird und zum anderen Lötarbeiten an den Kühlflüssigkeitsanschlüssen bereits vor dem Zusammenfügen der Halbwindungen vorgenommen werden können, wodurch jeder Wärmeverzug nach Fertigstellung der Windungen durch nachträgliche Lötarbeiten vermieden wird. Die Kühlkanäle in den einzelnen Halbwindungen stehen über außen isolierte Stahlrohre und Isolierstoffschläuche oder -hülsen mit außerhalb den Bereichs der Wickelköpfe angeordneten Kühlflüssigkeitssammel- und -verteilkammern in Verbindung, wobei jeder Induktorspule je eine Kühlflüssigkeitssammel- und eine Kühlflüssigkeitsverteilkammer zugeordnet ist, an die die Z ühlkanäle aller Halbwindungen dieser Spule angeschlossen sind. Die Flüssigkeitsanochlüsse werden dabei derartig angeordnet, daß nicht nur die thermische, sondern auch die mechanische Symmetrie gewahrt wird, Die für die Laufruhe der Maschine so folgenschweren thermischen Unwuchten am Läufer werden damit ausgeschlossen. In einer-Weiterbildung der Erfindung weißen die Leiterstäbe jeder Halbwindung vorzugsweise drei Kühlkanäle auf, von denen einer in der Längsachse der Stäbe und die beiden anderen sy@-metrisch beidseitig dieses mittleren Kanals angeordnet sind. Der mittlere Kanal steht an den der Anschlußseite abgewandten Ende der Halbwindung durch Querbohrungen mit den beiden seit.. liehen Kanälen in Verbindung, so daß die Kühlflüssigkeit den mittleren und die beiden äußeren Kanäle in Gegenstron durchfließt. Die Kühlflüssigkeit wird dabei in den mittleren Kanal eingeführt und von den äußeren Kanälen abgeführt, wobei die beiden äußeren Kanäle am anschlußseitigen Ende der Halbwindung über eine Querbohrung mitelnander und mit einer gemeinsamen Ausströmöffnung in Verbindung stehen. Auf diese Weine wird in jeder Halbwindung ein unabhängiger Kühlkreislauf mit über die ganze Länge der Halbwindung gleichmäßiger Kühlwirkung erreicht. Ein weiterer Vorteil den Dreikanal-Systems besteht darin, daß auch über den Querschnitt des Stabes eine vollkommen sy@@@ trisehe Kühlwirkung erzielt wird. Würde man beispielaweise nur zwei Kanäle vorsehen, die im Gegenstrom durchflossen werden, so wird der Leiterquerschnitt ungleichmäßig gekühlt, so daß es zu thermischen Verkrümmungen des Stabes kommen kann. Diese Nachteile werden bei Verwendung von drei Kanälen vermieden. Die Vermeidung von thermischen Verkrümmungen der Leiterstäbe ist deshalb besonders wichtig, da diese zu @@@@b@nd@@ Verformungen der Stäbe führen können und außerdem die Lautruhe der Mischine außerordentlich ungünstig be@@uflussen. Die Anschlußröhrchen von den Kühlkanälen zu den Flüssigkeitsverteil- und sammelkammern sind in die Ein- und Ausströmöffnungen der Halbwindungen eingelötet, wobei die Lötstellen, durch eine zusätzliche Halterung der Anschlußröhrehen an den Halbwindungen von mechanischen Beanspruchungen weitgehend entlastet werden. Sämtliche Anschlußröhrchen bilden im Einbauzusta@ durch ihre Länge und die 90° Bögen sehr biegeelastische Elemente, wodurch an den isolierten Anschlußstellen 19 zusätsliehe Kräfte, die durch die Spulenausdehnung hervorgerufen werden können, weitgehend vermieden werden. Die mechanische Kontaktverbindung der einzelnen Halbwindungen erfolgt vorsugsweise durch Spannschrauben, die warm eingezogen werden, so daß nie beim Erkalten eine starke Schrumpfpressung auf die Kontaktverbindung ausüben. Zur Verbesserung der Zontaktwirm kuag sind die Kontaktflächen in an sich bekannter Weise ver## eilberto In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Ansicht des anschlußseitigen Wickelkopfbereichs einer Windung.
• In Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt länge der Linie A-B gemäß Fig. 1 dargestellt.
• Fig. 3 i9 ein Teilschnitt längs der Linie C-D in Fig. 2 und Figo 4 ein Querschnitt längs der Linie E-F in Fig, 2o Fig. 5 zeigt ein Schaltbild der gesamten Flüssigkeitskühlung den Induktors in einer Abwicklung In Fig. 1 ist mit 1 und 2 je eine Halbwindung bezeichnet, die durch eine mechanische Kontaktverbindung 3 zu einer geschl@@-senen Windung zusammengefügt sind. Die Halbwindungen 1 und 2 sind mit Kühlkanälen 4, 5 und 6 versehen, die in Längsrichtung der Stäbe und zueinander parallel verlaufen. An dem ni-@ daegestellten,der Ansehlußseite abgewandten Ende der Spute@ sind die Kanäle 4, 5 und 6 über eine Querbohrung miteinander verbunden. Die Kühlflüssigkeitszuführuag in den Kanal 5 erfolgt über ein Stahlröhrchen 7, das in eine Bohrung 8 (siehe Fig. 2) eingelötet ist, Die Abfuhr der Kühlflüssigkeit aus den Kanälen 4 und 6 erfolgt durch ein Röhrchen 10o Das Röhrchen 10 wird wie das RÖhrchen 7 in einer an der Unterseite der Halb-Windung 1 befestigten Lasche 11 testgehalten, so das die Lötstelle 9 von mechanischen Beanspruchungen weitgehend entlastet ist.
• Wie Fig. 3 zeigt, stehen die Kanäle 4 und 6 über eine Querbohrung 12 miteinander und mit der Bohrung 8 in Verbindung. Fig. 4 zdgt die gleiche Stelle- wie Figo 3 in einem Quersehnitt länge der Linie E.1. in Figo 2@.
• Die Kontaktverbindung 3 wird durch Spannusehrauben 13, die war eingesogen werden, test zusamengeprsßto Die Kontaktflächen 14 sind zur Verminderung des Kontaktwiderßtandes vorsilbertc.

  Die gUhlfl`ssigkeit wird durch das Rüihrphen 7 zugeführt, fließt

  durch die Bohrung 8 in den Kanal 5 über die gesamte 'L6age der

  Helbwiadung 1. An nicht dargestellten Bade der Halbwindung l

  trl tt dit, Mühlflüssigkeit über eine Querbohrung in die Kmä#

  1e 4 und 6 über und strömt in entgegengesetzter Richtung zur

  Q,aerbohruag 12 und von dort in das Ableitungsrührchen 7. In

  der Halbwindung 2 sind die Verhältnisse die gleichen wie in

  der Halbwindung 1, eo da8 Bich eins weitere Beschreibung er-

  übrigt,

  In Piga 5 ist in einer Abwicklung ein Schaltbild der ]Kühlung

  beider Botorepulem dargestellt Die Halbwindungen 1 und 2

  jeder Spule 15 und 16 stehen über die Röhrchen 7 und 10 mit

  je einer Kalt- und je einer Warawasserkamser 17 und 18 in

  Verbindung. Jeder Induktorepule 15 und 16 ist also jn eine

  äähltlüeeigkeitaearel- 18 und eine Küblilüneigkeitsverteil#

  karier 17 zugeordnet, an die die Uihtkanäle -aller rxlbvia-

  dingen r und 2 dieser Spule angeschlossen sind. Um die Spu-

  len 15 und 16 gegenüber den Wasserkammern 17 und 18 zu iss..-

  liefen, sind im Zuge der Röhrchen 7 und 10 Isolieretottröär#

  ehen oder -sehläuehe 19 vorgesehen.

  Wie aus Pig. 5 ohne weiteres zu ersehen ist, wird durch die

  ertindungages"e Änordnung eine rollkomaene thermische und

  aecäanische g,7»etrie der Iaduktoswiöklung bei intensiver

  Kühlung jeder einzelnen Halbwindung gewährleistet.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1.Flüssigkeitsgekühlte Induktorwicklung für hochstromorregte elektrische Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren, wobei innerhalb der Induktornuten jeweils nur ein Wicklungsleiter großen Querschnitts angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsleiter getrennte Halbwindungen bilden, in denen ein Kühlkanal oder aehrere parallele Kühlkanäle eine von der anderen Halbwindung unabhängige Kühlmittelführung darstellen, und daß die Halbwindungen nach den Einbau in die Nuten im Bereich der Wickelköpfe zu elektrisch geschlossenen Windungen zusammengefügt werden. 2.Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktverbindung beider Halbwindungen lösbar, beispielsweise als Schraubenverbindung, ausgebildet ist. 3.Wicklung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abfuhr der Kühlflüssigkeit an der gleichen Maschinenseite im Bereich der Wickelköpte erfolgt. 4.Wieklung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine derartige Kühlaittelführung durch jeden Leiterstab, das eich eine zur Längsaehse jedes Stabes symetrisohe Kühwirkung einstellt. 5.Wicklung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das die Kühlkonäle der einzelnen Halbwindungen über außen isolierte Stahlrohre und Isolierstottsohläuohe oder - hülsen ait außerhalb des Bereiche der Wickelköpfe angeordnten Eühlflüasigkeitssammel- und -verteilkamern in Verbindung steh@n. 6oWioklung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Induktorspule je eine Kühltlüssigkeitssamel- und ein 8ühlflüseigkeitevertei!kammer zugeordnet ist, an die die Kühl kanäle all^r Halbwindungen dieser Spule angeschlossen Bind., 7oWickluna nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der FlüssigkeitsangchlüBge und der Plüseigkeits Gammel- und ---verteilkammern zur iotorbchge völlig flymnetriocb ist,. 8oWicklung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da8 die Leiterstäbe drei lK,i.h'_kenüle aufweisen, von denen einer in der Iäapachse der Stäbe und die beiden anderen symmetrisch beidseitig dieses mittleren Kanals angeordnet sind,, 9oWieklung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, da8 der mittlere Kanal an dem dar Anschlußseite abgewandten Sade der Halbwindung durch Querbohrungen mit den beiden seitlicben Kanälen in Verbladung steht, so daß die Kühlflüssigkeit den mittleren und die beiden äußeren Kanäle im Gegenetroa durch» fließt. l0.wicklung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daB die Mühlflüssigkeit in den mittleren Kanal eingeführt und von den äußeren Kanälen abgeführt wird, wobei die beiden äußeres Kanäle am anochlußeeitigen Ende der Halbwindes über eine eerbohrung miteinsader und mit einer gemeinsamen Augntrar.. Öffnung in Verbindung e tehen a 119-Wicklung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, äaB die AnschluBröhrchen von den gühlkanklen zu den Plüesigkeite- rertl- und -samelkammern in die Bin- und Ausetrömöffamgea der %lbwindungen eingelötet Bind, wobei die Ldtstellan durch eise auelitsyiche Wtarung der Anschlugröhrchen an den Halb.. wiaduagex fron aeehaaisehen Bea»vruchungen weitgehend entle» stet werdcno 12"Wicklung nach Anspruch 1.bie 11, dadurch gekennzeichnet, da9 die Kontaktverbindung der einzelnen H41bwindungen durch äpamt- schrauben erfolgt, die warm eingezogen werdeng so daß sie beim Brkalten eine starke Schrumpfpreasung auf die Kontaktverbinr# duag ausüben., 13owieklung na-Ih Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daB die Kontaktflächen versilbert sind,