DE1488721C - Rotierende Gleichnchteranordnung fur die Erregung umlaufender Feldwick lungen elektrischer Maschinen, insbeson dere Synchronmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine rotierende taktdrucks an den Kontaktflächen zwischen den Gleichrichteranordnung für die Erregung umlaufen- Dioden und den Sicherungen sowie an den radial der Feldwicklungen elektrischer Maschinen, insbeson- innenliegenden Kontaktflächen der Dioden und den dere Synchronmaschinen, von einer Wechselstrom- radial außenliegenden Kontaktflächen der Sicherunerregermaschine, bei der mit ihren Gleichrichter- 5 gen günstige Stromdurchgangsverhältnisse auf Grund schichten in Tangentialebenen liegende Dioden zwi- hohen Kontaktdrucks. In Verbindung mit den in sehen an der Welle abgestützten und Gleichstrom- Aussparungen der Radkörper einschraubbarcn Kapableitungen bildenden Radkörpern einerseits und pen ergibt sich hierbei, daß sich die Sicherungen in durch Schrumpfringe unter Zwischenschaltung einer radialer Richtung leicht ausbauen und einsetzen Isolierschicht auf der Maschinenwelle isoliert gehal- io lassen. Bekannt ist in diesem Zusammenhang an sich tenen Drehstromsegmenten andererseits angeordnet bei Halbleitergleichrichteranordnungen die Reihen- und angeschlossen sind und sich mit ihren radial anordnung von Diode und Sicherung in Aüssparunaußenliegenden Kontaktflächen an Gegenflächen des gen von Kühlkörpern und die Fixierung dieser Radkörpers abstützen. Reihenanordnung durch von außen aufschraubbare

Eine derartige rotierende Gleichrichteranordnung ¹S Kappen (deutsche Auslegeschrift 1071233). Hierbei ist bekannt (deutsche Patentschrift 1 068 817). Hier- handelt es sich jedoch um feststehende Gleichrichterbei sind die Drehstromsegmente durch gesonderte, anordnungen, wo demgemäß an eine fliehkraftsichere axial zum Trägerrad benachbarte Schrumpf ringe an Verspannung in radialer Richtung nicht gedacht ist. der Welle gehalten und sind die Dioden mit ihren Bekannt ist ferner bei rotierenden Gleichrichterradial einwärts liegenden Anschlüssen über radial ao sätzen die Kombination von Dioden und Sicherunverlaufende Zuleitungen mit Anschlußklemmen an gen zu auswechselbaren Baueinheiten, welche am die Drehstromsegmente jeweils angeschlossen. Mit inneren Umfang eines Trägerradflansches gehalten zunehmender Gleichrichterdiodenzahl ergeben sich sind (deutsches Gebrauchsmuster 1 906 607), jedoch bei derartigen Gleichrichteranordnungen besondere sind Dioden und Sicherungen nicht in Reihe zuein-Probleme hinsichtlich eines übersichtlichen und eine 35 ander eingeklemmt, vielmehr sind die Dioden mit leichte Wartung der Gleichrichter bzw. ihrer Aus- gesonderten Zuleitungskabeln versehen,
wechselung gestattenden Aufbaues. Die Schrumpf- Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ringe müssen bei zunehmendem stromführendem sind die Radkörper zusätzlich als Schleifringe für die Querschnitt der Drehstromsegmente verstärkt wer- Stromzu- bzw. -ableitung ausgebildet, wie es an sich den, und es müssen die radialen Zuleitungen mit 30 bei rotierenden Gleichrichteranordnungen bekannt Anschlußklemmen fliehkraftsicher gehaltert werden. ist (deutsche Auslegeschrift 1131319). Dadurch er-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dem- gibt sich der Vorteil, daß in den Radkörpern axial gegenüber verbesserte rotierende Gleichrichteranord- gerichtete Bohrungen vorgesehen werden können, nung zu schaffen, welche im Sinne der obengenannten welche an den Stirnseiten der Radkörper abgeschlos-Problemstellung einen einfachen Aufbau und beson- 35 sen sind, Ringnuten in der Oberfläche der Radkörper ders günstige Verhältnisse für die zahlreichen Kon- anschneiden und in die Aussparungen der Radkörper taktstellen und die verschiedenen Stromzu- und -ab- münden, so daß sich eine wirksame Schleifringküh-Ieitungen bei Vermeidung beweglicher Zwischen- lung ergibt,
verbinder ermöglicht. . Da Scheibendioden mit Druckkontaktflächen um-

Die Erfindung besteht bei einer rotierenden Gleich- 40 laufend für sehr große Ströme angeordnet sind, richteranordnung der eingangs genannten Art darin, kommt der Wärmeabfuhr von den Dioden eine erdaß die Radkörper als Schrumpfringe ausgebildet höhte Bedeutung zu. Hierzu sind gemäß einer bevorsind und die Drehstromsegmente umspannen. Wesent- zugten Ausführungsform die Drehstromsegmente mit Hch ist hierbei, daß durch die Verspannung der Dreh- Kanälen für die Durchführung eines flüssigen Kühlstromsegmente durch die isoliert aufgezogenen Rad- 45 mittels versehen. Ein solches System hat gegenüber körper-Schrumpfringe ein starrer Verband zwischen einer bekannten, mit Flüssigkeitskühlkanälen in den Drehstrom- und Gleichstromsammelleitungen ge- Gleichrichterträgerrädern versehenen Gleichrichterschaffen wird, der die Möglichkeit gibt, zwischen die- anordnung (deutsches Gebrauchsmuster 1 098 278) sen Teilen mit gesicherten Abständen die Dioden den Vorzug, daß geschlossene Flüssigkeitskanäle in lediglich durch Klemmwirkung unter Vermeidung be- 50 den Radkörpern vermieden sind und sich für die weglicher Verbinder oder Schienen einzuschalten und Flüssigkeitskreise durch die Drehstromsegmente eine gleichzeitig durch Erzielung eines hohen Kontakt- verhältnismäßig einfache Ausführung ergibt. Vordrucks günstige Verhältnisse für den Stromübergang zugsweise wird hierbei die Anordnung derart geherbeizuführen. In bevorzugter Ausführungsform der troffen, daß zwischen den scheibenförmigen Dioden Erfindung sind deshalb scheibenförmige Dioden 55 und den Drehstromsegmenten als Hohlkörper auszwischen den Radkörpern und den Drehstrom- gebildete Kontaktstücke mit einem Kanalsystem vorsegmenten durch Klemmwirkung kontaktgebend be- gesehen sind, das die Durchleitung eines flüssigen festigt. Klemmbefestigung für Scheibendioden ist an Kühlmittels von den Kühlkanälen der Drehstromsich bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 184 000), segmente ermöglicht,
dort jedoch für feststehende Maschinenteile. 60 Im folgenden wird die Erfindung an Hand der ein

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher

die Klemmwirkung auf die Dioden durch als Kühl- erläutert.

körper ausgebildete Kappen ausgeübt, die in Aus- F i g. 1 gibt einen Längsschnitt und
sparungen der Radkörper einschraubbar sind. Be- Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II der sonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn zusammen 65 Fig. 1 durch eine erfindpngsgemäß ausgebildete mit jeder Diode in Reihe eine elektrische Sicherung Gleichrichteranordnung wieder;
eingeklemmt ist. Auf diese Weise ergeben sich in- F i g. 3 zeigt noch in einem Längsschnitt schemafolge des durch die Fliehkräfte hervorgerufenen Kon- tisch die Gleichrichteranordnung in Verbindung mit

Claims (10)

1. 3 4

   der Zuführung des Wechselstroms von einer Wechsel- abfuhr durch Kanäle erzielt, die den Durchtritt eines

   strom- bzw. Drehstromerregermaschine, deren Welle gasförmigen Kühlmittels unter Berührung der Siche-

   mit dem die Gleichrichteranordnung tragenden rungsoberflächen durch die Radkörper 4 ermög-

   Wellenteil eines Turbogeneratorläufers gekuppelt ist. liehen. Die Anordnung wird zweckmäßig hierbei in

   In den F i g. 1 und 2 bedeutet 1 den hohlen Wellen- 5 der Weise getroffen, daß in dem scheibenförmigen teil eines Turbogeneratorläufers. Unter Zwischen- Teil der Radkörper axialgerichtete, an den äußeren schaltung einer Isolierschicht 2 sind an der Welle 1 Stirnseiten bei 20 abgeschlossene Bohrungen 21 vorder Zuführung des Wechselstroms zu den Dioden 6 a, gesehen werden, welche Ringnuten 22 in der zylindri- 6 b dienende Drehstromsegmente 3 angeordnet, sehen Oberfläche Aa der Radkörper 4 anschneiden, denen — in später erläuterter Weise — von den « Grundsätzlich ermöglicht diese Ausbildung, die Rad-Phasen R ST der Drehstromerregermaschine Strom körper 4 auch als Schleifringe für Meßzwecke oder zugeführt wird. Die eine gewisse Axialerstreckung aber auch für die Zuführung von Gleichstrom von aufweisenden Drehstromsegmente 3 werden von als einer Gleichstromerregermaschine zu verwenden, wo-Schrumpfringe 4+ und 4— ausgebildeten Radkör- bei vorzugsweise die Kühlkörper 9 mit den Sichepern4 zusammengehalten, wobei zwischen den Rad- 15 rungen8 und den Scheibendioden 6 λ, 6 b zuvor entkörpern4 und den Drehstromsegmenten 3 Isolier- fernt werden. ,
   zwischenlagen 5 angeordnet sind. Zwischen den für Wie bei 23 ersichtlich ist, sind die Kühlkörper 9 die Gleichstromableitung dienenden Radkörpern und mit einer öffnung versehen, um den Indikator der den Drehstromsegmenten 3 sind scheibenförmige Sicherungen 8 c, der das Schadhaftwerden erkennen Diodenöabzw. 6 & eingeschaltet. Die Kontaktflächen ao läßt, sichtbar zu machen. r ; ;:
   der Dioden6a, 6b liegen auf der der Welle.züge- Fig.2 zeigt, daß der Raum zwischen den Dioden wandten Seite an Kontaktstücken7a, 7i>,an, welche fü_r die Unterbringung der Beschaltungseleraente in die Drehstromsegmente 3 eingelassen, insbeson- (.RC-Glieder) 25 der Dioden 6a, 6b verwendet wird, dere eingeschraubt sind und den Stromübergang zwi- F i g. 3 der Zeichnung läßt im einzelnen die Stromschen den Kontaktflächen der Dioden 6 a, 6 b und den 35 zu- und -ableitung zu der Gleichrichteranordnung Drehstromsegmenten 3 vermitteln. Die außenliegen- näher erkennen. In dieser Figur bedeutet 30 eine den Kontaktflächen der in Tangentialebenen ange- Drehstromerregennaschine, die auf einem besonderen ordneten Dioden sind radial an den innenliegenden Wellenteil 31 angeordnet ist. Der Wellenteil 31 wird Anschlußflächen 8 a von elektrischen Sicherungen 8 ^ den die Gleichrichteranordnung tragenden Wellenabgestützt. Mit ihren außenliegenden Kontakt- 30 ^iI 1 bei 32 angeflanscht. Die Drehstromsegmente 3 flächen 8 6 werden die Sicherungen 8 an als Kühl- der Gleichrichteranordnung 33 können durch einkörper 9 ausgebildeten Kappen unter Kontaktschluß f_ach_e winkelförmige Verbinder 34 außerhalb der abgestützt, welche in Gewinde der die Sicherungen« Wellen 1 und 31 mit der Läuferwicklung 30α der aufnehmenden Aussparungen 10 der Radkörper 4 Drehstromhaupterregermaschine 30 verbunden wer-. eingeschraubt sind. Man erkennt, daß es bei der er- 35 den. Fig. 3 läßt auch die Kühlmittelzuführung durch findungsgemäßen Anordnung in überaus einfacher die Wellen 1 und 31 erkennen. Die Welle 31 weist je Weise möglich ist, bei Anordnung der scheiben- einen konzentrischen Zuström- und -abströmkanal förmigen Dioden mit verschiedener Stromdurch- 35 α bzw. 35 & auf. Diese Kanäle stehen auf der linken gangsrichtung eine Drehstrombrückenschaltung zu Seite der Trennfuge 32 zwischen den Wellen 1 und erzielen, wobei die Schrumpf ringe 4+ und 4— die 40 31 mit gegeneinander versetzten Kühlmittelzuleit-Plus- bzw. Minus-Gleichstromsammelableitung bil- kanälen 4I bzw. Ableitkanälen 42 des Wellenteils 1 den. Die Radkörper 4 sind über am Umfang versetzte J_n Verbindung, welche einerseits über Kanäle 43, 44 Anschlußwinkel 11 mit Stromableitungsbolzen 12 die Kühlmittelzuleitung und -ableitung zu den Drehverbunden (Fig. 1), die von den Radkörpern 4 den strom-Segmenten3i?, 35, 3T, andererseits die Kühl-Strom den Erregerstromzuleitungen 13 (Fig. 2) in 45 mittelzuführung- und -ableitung zu der Erregerwickder Innenbohrung des Wellenteils 1 zuführen. i_ung des Generatorläufers ermöglichen (nicht dar-

   Für einen sicheren Betrieb der Dioden ist von gestellt).

   wesentlicher Bedeutung, deren Temperatur möglichst Die Erfindung hat den Vorteil zur Folge, daß sich niedrig bzw. auf bestimmten Werten zu halten. Zur _ein überaus einfacher Aufbau der Gleichrichteranord-Wärmeabfuhr sind nun die Drehstromsegmente 3 R, 50 nung mit sehr guten Kontaktverhältnissen zwischen 35, 3 Γ mit Zuleitkanälen 14 und Ableitkanälen 15 allen Bestandteilen der Gleichrichteranordnung erfür ein flüssiges Kühlmittel wie Wasser versehen. Die gibt, so daß jegliche Zwischenverbindungsleitungen Kontaktstücke la, Ib weisen ebenfalls ein inneres für den Gleichrichterstrom vermieden sind. Gleich-Kühlkanalsystem auf. Das an der linken Seite zeitig sind hierbei günstige Verhältnisse für den Ein-(F i g. 1) über isolierte Kanäle 16 a, z. B. Teflon- 55 bau oder für die Auswechselung schadhafter Elemente schläuche, aus den inneren Wellenkanälen in die gegeben. Weiter ist die günstige Wärmeabfuhr infolge Drehstromsegmente 3 eingespeiste flüssige Kühlmittel der Kühlkanäle in den Drehstromsegmenten hervorkann aus den Kanälen 14 den Kontaktstücken la, Ib zuheben.

   zugeführt und durch Austrittsschlitze der letzteren Für die Merkmale der Unteransprüche wird Schutz

   den Ableitkanälen 15 der Drehstromsegmente 3 zu- 60 nur im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch be-

   fließen, aus welchen das Kühlmittel durch einen in gehrt.

   Fig.2 erkennbaren Ablaufkanal 18 wieder mittek Patentansprücheisolierter Ableitungen 166 in die inneren Wellenkanäle zurückströmen kann. 1. Rotierende Gleichrichteranordnung für die

   Die beschriebene Flüssigkeitskühlung der Dreh- 65 Erregung umlaufender Feldwicklungen elektrischer

   Stromsegmente 3 ermöglicht zugleich eine sehr wirk- Maschinen, insbesondere Synchronmaschinen, von

   same Wärmeabfuhr von den Scheibendioden. Weiter einer Wechselstromerregermaschine, bei der mit

   wird von den Sicherungen 8 eine wirksame Wärme- ihren Gleichrichterschichten in Tangentialebenen

   liegende Dioden zwischen an der Welle abgestützten und Gleichstromableitungen bildenden Radkörpern einerseits und durch Schrumpf ringe unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht auf der ., Maschinenwelle isoliert gehaltenen Drehstrom- "5 Segmenten andererseits angeordnet und angeschlossen sind und sich mit ihren radial außenliegenden Kontaktflächen an Gegenflächen des Radkörpers abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Radkörper (4) als Schrumpfringe (4+, 4—) ausgebildet sind und die Drehstromsegmente (3) umspannen.
2. 2. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch .gekennzeichnet, daß scheibenförmige Dioden zwischen den Radkörpern (4) und den Drehstromsegmenten (3) durch Klemmwirkung kontaktgebend befestigt sind.
3. 3. Anordnung" nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmwirkung durch als Kühlkörper (9) ausgebildete Kappen ausgeübt wird, die in'Aussparungen (10) der Radkörper (4)

   ihbbifd ^X'
4. 4.'■> Anordnung nach -Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit jeder Diode (6 a, 6 U) in Reihe eine elektrische Sieherung (8) eingeklemmt ist.
5. 5. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radkörper (4) zusätzlich als Schleifringe für die Stromzu- bzw. -ableitung ausgebildet sind.

   . .
6. 6. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper (9) mit öffnungen (23) versehen oder so ausgebildet .sind,, daß an den Sicherungen (8) die vorhandenen. Indikatoren (8c) von außen überwacht werden können. ,..■'■'.:.·'"'
   
7. 7. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1,

   ,.. dadurch gekennzeichnet, daß die Drehstromsegmente (3) mit Kanälen (14, 15) für die Durchführung eines flüssigen Kühlmittels versehen sind. . . . . . . '.....

   ..
8. 8. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den scheibenförmigen Dioden (6 a, 6 b) . und; den Dreh-. Stromsegmenten (3) als Hohlkörper ausgebildete Kontaktstücke (7 a, Ib) mit einem Kanalsystem vorgesehen sind, das.die Durchleitung eines flüssigen Kühlmittels von den Kühlkanälen der Dreh-. stromsegmente (3) ermöglicht.
9. 9, 'Gleichrichteranprdnung nach Anspruch 3, ; dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (10)

   der Radkörperringe (4) von einem Kühlgasstrom durchströmt sind. ,.''
10. 10. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Radkörpern (4) axialgerichtete Bohrungen (21) vorgesehen sind, welche an den Stirnseiten der Radkörper abgeschlossen sind, Ringnuten (22) in der Oberfläche der Radkörper (4) anschneiden und in die Aussparungen (10) der Radkörper (4) münden.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen