DE1464238C - Spule für elektrische Maschinen und Geräte großer Leistung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Pumpen, Filter und Regelorgane umfaßt. Um zu ver-

Spule mit einer von einem Kühlmittel durchströmten hindern, daß außer dem elektrisch aktiven Teil, also

Wicklung für Maschinen und Geräte großer Leistung. der Spule, auch die Hilfsaggregate und Kühler an

Die Entwicklung großer elektrischer Apparate und - voller Spannung liegen und um einen Kurzschluß der Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren größter 5 Leiterstränge der Spule über den Kühlkreislauf zu Leistung, erfordert auch die Anwendung intensivster vermeiden, werden im Kreislauf des flüssigen Lei-Kühlungsmethoden. Die bisher wirksamste Kühlungs- termaterials, beispielsweise unmittelbar hinter dessen art ist die direkte Flüssigkeitskühlung der Leiter in Austritt aus der Spule, Kaskaden angeordnet, die den Wicklungsspulen elektrischer Maschinen und eine galvanische Unterbrechung des Kreislaufes beApparate (vergleiche z.B. W. Putz »Ein Versuchs- io wirken.

generator mit wassergekühlter Ständerwicklung« in Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht der Zeitschrift »Energie und Technik« Bd. 15 (1963), darin, daß der Transport der in der Spule anfallen-Maiheft, S. 179 bis 183), mit der man beispielsweise den Verlustwärme nach außen zu einer Kühlanlage die Leistung von Turbogeneratoreinheiten bis zu von dem Leiter selbst übernommen wird, so daß es 1 GW steigern kann. Ein Nachteil dieser Kühlme- 15 nicht mehr notwendig ist, innerhalb der Spule selbst thode besteht darin, daß ein erheblicher Teil des zusätzliche Kühlkanäle für ein besonderes Kühlme-Leiterquerschnittes von der elektrisch inaktiven Küh- dium vorzusehen. Das bedeutet also eine erhebliche lung beansprucht wird, so daß beispielsweise bei technologische Vereinfachung und, beispielsweise bei elektrischen Maschinen die Nutquerschnitte auf elektrischen Maschinen, eine wesentlich günstigere Kosten des aktiven Ständereisens unnötig groß sein 20 Ausnutzung des Nutenquerschnittes,
müssen, um genügend Leitermaterial aufnehmen zu Bei Verwendung von Führungsrohren aus Isolierkönnen, stoff erfolgt die Stromzu- und abführung zum bzw.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vom flüssigen Leitermaterial über Tauchkontakte,

elektrische Spule anzugeben, bei welcher bei gleich die durch die Rohrwandungen hindurchgeführt

wirksamer Kühlung, wie sie die Flüssigkeitskühlung 25 sind.

bietet, der gesamte Nutquerschnitt, bis auf notwcndi- Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, ges Isoliermaterial, uneingeschränkt für das Leiter- daß es möglich ist, zur Verminderung des Transportmaterial zur Verfügung steht, bzw. die Abmessungen gewichtes von großen Transformatoren oder großen bei gleichen Leistungen gegenüber flüssigkeitsge- Turbogeneratoren das flüssige Leitermaterial erst kühlten Spulen erheblich verringert werden kön- 30 nach der Aufstellung der Maschine bzw. des Gerätes nen. einzubringen.

Diese Aufgabe wird bei einer Spule der eingangs Für den Fall, daß das flüssige Leitermaterial,

angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch ge- ζ. B. NaK, nicht mit der Luft oder mit Feuchtig-

löst, daß die Wicklung ganz oder teilweise aus einem keit in Berührung kommen darf, empfiehlt es sich, die-

flüssigen Leiter besteht, der in einem Rohr geführt 35 ses durch ein inertes Schutzgas, z. B. Stickstoff, an

ist und zugleich als Kühlmittel dient. besonders kritischen Stellen, beispielsweise in den

Zwar ist aus dem »Lehrbuch der Experimental- Kaskaden und Sammelbehältern, gegen die Atmo-

physik« von L. Bergmann und A. Schaefer, Sphäre abzuschirmen.

2. Band, S. 295 bis 296 bereits eine Sekundärspule In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der

für einen Induktionsofen bekannt, bei welcher die 40 Erfindung schematisch dargestellt,

stets kurzgeschlossene Wicklung infolge der hohen Hierin ist mit 1 die Erregerspule eines Turbogcne-

Induktionswärme aus dem festen Zustand in den rators bezeichnet, die von einem Erregergenerator 2

flüssigen überführt wird. Für eine Kühlung kommt über Zuleitungen 3 und 4 mit Gleichstrom gespeist

diese im Betrieb in sich ruhende Sekundärspule, bei wird. Die Erregerwicklung 1 besteht erfindungsge-

welcher möglichst keine Wärme nach außen abge- 45 maß aus in Rohren geführtem flüssigem Leitermate-

gebcn werden darf, jedoch nicht in Betracht. rial, das von einer Pumpe 5 zunächst durch die Er-

Äuch sind in mechanischen Stromrichtern zur Fort- regerspule selbst, dann durch einen Kühler 6 und leitung starker elektrischer Ströme flüssige clektri- einen Filter 7 im Kreislauf gefördert wird. Um einen sehe Leiter als solche bekannt (vgl. schweizerische Kurzschluß der an den Einspeisepunkten 8 und 9 der Patentschrift 256 111, deutsche Patentschrift 707 606 50 Erregerspule 1 anliegenden Erregerspannung über und deutsche Patentschrift 916 094). Sie haben eben- diesen Kreislauf zu verhindern, wird in Strömungsfalls keine Kühlfunktion und geben deshalb keine richtung hinter der Erregerwicklung eine Kaskade 10 Anregung für die Spule gemäß der Erfindung. angeordnet, durch die eine galvanische Unterbre-

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung be- chung des Kreislaufes bewirkt wird. Allerdings müs-

steht das Rohr, in welchem der flüssige Leiter ge- 55 sen bei diesem Ausführungsbeispiel alle mit dem

führt ist, aus Isoliermaterial oder aber aus einem flüssigen Leitermaterial in Verbindung stehenden

elektrisch leitenden Material und einem isolierenden Teile gegen Erde isoliert sein, es sei denn, man

Überzug. Der flüssige Leiter besteht aus Quecksilber könnte das ganze System am Punkt 9 erden, wie es

oder aus einer geeigneten Metallegierung (ζ. B. eine ζ. B. bei Ständerdrehstromwicklungen von Synchron-

Natrium-Kalium-Legierungj oder aus einem EIek- 60 generatoren am Sternpunkt möglich ist. Soll auch

trolyten. Vorteilhafterweise ist das die Wicklung bil- das vermieden werden, so ist es notwendig, in den

dende Leitermaterial unter Normalbedingungen, ins- Kreislauf eine weitere Kaskade vorzusehen, die in

besondere der flüssige Leiter bereits bei Raumtempe- Strömungsrichtung gesehen vor dem Eintritt des

ratur flüssig. flüssigen Leitermaterials in die Erregerspule 1 ange-

Zur Kühlung der Spulen gemäß der Erfindung 65 ordnet sein müßte. , . .

wird das flüssige Leitermaterial ständig in einem In der gleichen Weise wie in dem beschriebenen

Kreislauf umgewälzt, der außer dem elektrisch akti- Ausführungsbeispiel kann die Erfindung auch bei

ven Teil, nämlich der Spule selbst, noch Kühler, Spulen von Transformatoren, Generator- und Mo-

torständerwicklungen, Teilchenbeschleuniger-Magnetspulen usw. angewendet werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrische Spule mit einer von einem Kühlmittel durchströmten Wicklung für Maschinen und Geräte großer Leistung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung ganz oder teilweise aus einem flüssigen Leiter besteht, der in einem Rohr geführt ist und zugleich als Kühlmittel dient.

2. Elektrische Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus Isoliermaterial besteht.

3. Elektrische Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus einem elektrisch leitenden Material und einem isolierenden Überzug besteht.

4. Elektrische Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Wicklung bildende Leitermaterial ,unter Normal bedingungen flüssig ist.

5. Elektrische Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 'der flüssige Leiter bereit» -bei Raumtemperatur flüssig ist.

6. Elektrische Spule nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Leiter. aus Quecksilber oder aus einer Metallegierung oder aus einem Elektrolyten besteht.

7. Elektrische Spule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus Natrium und Kalium besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen