DE1463948C - Flüssigkeitsgekühlter Läufer einer elektrischen Maschine großer Leistung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigkeitsgekühlten Läufer einer elektrischen Maschine großer Leistung, insbesondere eines Turbogenerators, bei dem die Kühlflüssigkeit zum Kühlen der Läuferwicklung über zwei in der hohlen Welle zentral und zueinafider koaxial angeordnete Kühlflüssigkeitszu- bzw. -ableitungsrohre zu- bzw. -abführbar ist. Ein solcher Läufer ist in der deutschen Auslegeschrift 1 118 343 beschrieben.

Bei der immer größer werdenden Erregerleistung muß mit einer immer stärker werdenden Erwärmung der Zuleitungen gerechnet werden, die nur durch sehr · starke Vergrößerung de* Leiterquerschnitte oder sehr intensive Kühlung beherrscht werden kann. Die Unterbringung von größeren Leiterquerschnitten in der Welle ist besonders bei flüssigkeitsgekühlten Leiterwicklungen nahezu unmöglich, da zu den Erregerstromzuleitungen auch die Zu- und Abfuhrleitungen für die Kühlflüssigkeit in der Welle angeordnet sein müssen, was zu einer mechanisch nicht mehr tragbaren Schwächung der Welle, besonders im Lagerbereich, führt. Dies gilt ganz besonders bei mit hohen Strömen und niedriger Spannung erregten Maschinen (Hochstromerregung), da dabei die Leiterquerschnitte sehr große Dimensionen annehmen müssen.

Bei Maschinen in der Größenordnung von 600 MW und mehr ist es jedoch notwendig, die Läuferwicklung mit Flüssigkeit zu kühlen. Die Zuführung der Kühlflüssigkeit erfolgt dabei durch zwei konzentrisch angeordnete Zentralrohre. Die Anordnung der Fliissigkeitsein- und -ableitungsrohre im Zentrum der Welle ist mechanisch außerordentlich günstig und zieht keine nennenswerte Schwächung der Welle nach sich. Eine zusätzliche Anordnung von Erregerstromzuleitungen in der Welle würde hingegen ihre Festigkeit sehr nachteilig beeinflussen.

In der deutschen Patentschrift 1069 276 ist bereits eine Einrichtung bei einer gasgekühlten elektrischen Maschine beschrieben, bei der hohle Erregerstromzuleitungen dazu dienen, das Kühlgas aus dem Maschineninneren an die Schleifringe heranzuführen. Hierbei handelt es sich aber immer um einen verhältnismäßig geringen Kühlmittelstrom, zudem bei Maschinen kleiner Leistung, die noch mit Gas gekühlt werden können,

Es ist weiter eine Einrichtung zur Flüssigkeitskühlung der Erregerwicklung von Turbogeneratoren bekanntgeworden, bei der die Zuführung der Kühlflüssigkeit zu der Erregerwicklung zu einem Teil mittels der Erregerstromzuleitungen erfolgt, die mit kreisringsektorförmigem Querschnitt in dem äußeren von zwei konzentrischen, zur Zu- und Abführung der gesamten Kühlflüssigkeit in der Rotorwelle dienenden Kanälen angeordnet sind (französische Patentschrift 1 332781). Dadurch wird aber der freie Querschnitt der konzentrischen Kanäle stark eingeschränkt, so daß dadurch bei Maschinen großer Leistung eine Leistungsverminderung wegen nicht ausreichender Kühlung in Kauf genommen werden muß, so daß sich diese Anordnung nicht für Maschinen großer Leistung eignet, vor allem nicht bei solchen mit Hochstromerregung mit beachtlichen notwendigen Querschnitten der Erregerstromzuleitungen.

Schließlich ist es auch bekannt, die Kühlflüssigkeit bei in Gruppen aufgeteilten Spulen von Wicklungen elektrischer Maschinen jeder Gruppe mittels eines besonders stark bemessenen, hohlen Leiters der Gruppe zu- und abzuführen (belgische Patentschrift 625 424). Diese Leiter befinden sich wie die Wicklung in den axialen Nuten des aktiven Eisenkörpers und über die Zuführung der Kühlflüssigkeit zu der Erregerwicklung von außen her über die Läuferwelle ist in dieser Patentschrift nichts ausgeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg zu finden, wie man den Erregerstrom zur Läuferwicklung führen kann, ohne die Welle durch zusätzliche Boh-•rungen oder Nuten für die Erregerstromzuleitungen zu schwächen.

Diese Aufgabe wird bei einem flüssigkeitsgekühlten Läufer einer elektrischen Maschine großer Leistung der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kühlflüssigkeitszu- und -ableitungsrohre aus Kupfer bestehen und gleichzeitig als Erregerstromzuleiter für die Läuferwicklung verwendet sind.

Diese Lösung ermöglicht gleichzeitig eine äußerst intensive Kühlung der Erregerstromzuleitung, so daß ihre Querschnitte relativ klein gehalten werden können. Die Ausnutzung der Rohre, die ohnehin vorhanden sein müssen, als Stromleiter ermöglicht es, den die Welle schwächenden Bohrungsquerschnitt auf ein Minimum zu beschränken.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Mit 1 ist die Läuferwelle bezeichnet, deren Ballen 2 die Erregerwicklung 3 trägt. Die Erregerwicklung 3 besteht aus Hohlleitern 4, die von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden. Die Kühlflüssigkeit wird vom Wellenende über zwei Zentralrohre 5 und 6 durch die Läuferwelle 1 zu- bzw. abgeführt. Die Zentralrohre 5 und 6, von denen das äußere gegenüber der Welle 1 durch eine Isolierschicht 9 elektrisch isoliert ist, dienen erfindungsgemäß gleichzeitig als Erregerstromzuleitung. Der Erregerstrom wird dabei beispielsweise von den Schleifringen 10 und 11 über Kontaktverbindungen 12 und 13 zu den Zentralrohren 5 und 6 geleitet und von dort aus über weitere Kontaktverbindungen 14 und 15 sowie über kurze Verbindungsleitungen 7 und 8 zur Erregerwicklung 3 geführt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Flüssigkeitsgekühlter Läufer einer elektrischen Maschine großer Leistung, insbesondere eines Turbogenerators, bei dem die Kühlflüssigkeit zum Kühlen der Läuferwicklung über zwei in der hohlen Welle zentral und zueinander koaxial angeordnete Kühlflüssigkeitszu- bzw. -ableitungsrohre zu- bzw. -abführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeitszu- und -ableitungsrohre (5, 6) aus Kupfer bestehen und gleichzeitig als Erregerstromzuleiter für die Läuferwicklung (3) verwendet sind.