DE1538710C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine direkt flüssigkeitsgekühlte Erregerwicklung für Synchrongeneratoren, insbesondere Turbogeneratoren, gemäß dem Oberbegriff des Anpruchs 1.

Eine solche Erregerwicklung ist aus der DT-AS 313 bekannt.

Dort sind in einer Ebene liegende Leiter einer Wicklungszone parallel geschaltet und durch gemeinsame, eine Reihenschaltung der parallelen Erregerleiter bewirkenden Stirnverbindungen an den Maschinenseiten abwechselnd zu einer umlaufenden Wellenwicklung vereinigt. Es müssen viele Leiter in einer Nut übereinander angeordnet sein, damit eine bestimmte Anzahl Windungen entsteht und der Erregerstrom nicht zu groß wird. Bei Flüssigkeitskühlung entsteht aber im Leiter durch die Fliehkraft ein großer statischer Flüssigkeitsdruck, dem der Leiter

ίο standhalten muß und daher eine Mindesthöhe benötigt. Der Erregerstrom wird somit übermäßig hoch.

Aus der DT-PS 470 177 ist eine Stabwicklung bekannt, bei der die Stirnverbindungen auf der einen Seite wie bei einer konzentrischen, auf der andern Seite wie bei einer Wellenwicklung ausgeführt sind, dort jedoch umlaufend vorwärtsschreitend.

Ausgehend von der Erregerwicklung der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Wicklung so auszubilden, daß die Flüssigkeitsanschlüsse für die Wicklung gut zugänglich und einfach herzustellen sind und der Erregerstrom nicht übermäßig hoch wird. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen im Kennzeichen des An- ζ~. Spruchs 1 gelöst. _%;

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nach- ** stehend an Hand der Zeichnung näher erläutert:

In F i g. 1 ist eine Erregerwicklung in schematischer Abwicklung dargestellt. Die Stirnverbindungen 10 sind wie bei einer Zweischichtwellen- bzw. Schleifenwicklung ausgebildet, wobei im Bereich der unbewickelten Polzone die Stirnverbindungsleiter 3 tangential verlegt und die Stirnverbindungen 11 als konzentrische Wicklung ausgeführt sind. Mit L ist die Eisenlänge des Läufers bezeichnet.

Die Zweischichtwicklung nach F i g. 1 kann auch in mehreren Ebenen übereinander angeordnet werden. Bei einer Anordnung in zwei Ebenen stellt dann die F i g. 1 die schematische Abwicklung in der oberen Ebene und die F i g. 2 die entsprechende Abwicklung in der unteren Ebene dar, wobei in diesen Figuren die neutrale Achse mit N-N und die Polachse mit P-P bezeichnet ist.

Bei der Zweischichtwicklung gemäß F i g. 1 handelt es sich um die Kombination der Stirnverbindungen 10 einer einfachen Zweischichtwellen- bzw. Schleifenwicklung mit den Stirnverbindungen 11 einer konzentrischen Wicklung. Sie beinhaltet die Vorteile dieser Wicklungsarten, nämlich einen einfachen Wickelkopf auf der einen Seite, günstige Flüssigkeitsanschlüsse auf der anderen Seite. Mit dieser Wicklung ergibt sich nun die Möglichkeit, die nebeneinanderliegenden Flüssigkeitsanschlüsse in vier Gruppen zusammenzufassen, von denen zwei der Kühlflüssigkeitzuführung und zwei der Kühlflüssigkeitsabführung dienen.

Auf der Seite der Stirnverbindungen nach Art einer Zweischichtwicklung können die Kühlmittelanschlüsse für die Wicklung am äußeren Ende der Stirnverbindungen angeordnet werden. Die F i g. 3 und 4 zeigen beispielsweise zwei Kühlmittelanschlüsse im Längsschnitt bzw. in einer Stirnansicht (von Richtung/! in Fig. 3 aus gesehen) für'eine zweifache Zweischichtwicklung mit 4 Leitern pro Nut, wie in F i g. 5 im Querschnitt veranschaulicht ist. Die F i g. 6 zeigt eine Draufsicht auf die Kühlmittelanschlüsse der Fig. 3. In den Fig. 3 bis 6 bedeuten 5 bzw. 6 die Stäbe der beiden Schichten der zweifachen Zweischichtwicklung. Es werden jeweils zwei

3 4

Stäbe5 undo parallel über ein Verbindungsstücke nen aufgeteilt, von denen je zwei diametral gegenmit Dreiwegerohrstutzen 9 von einem Rohr 7 ge- überliegende warm und je zwei kalt sind. Damit liespeist. Das Verbindungsstücke stellt gleichzeitig gen in einer Nut nur Stäbe von annähernd gleicher auch die elektrische Verbindung zwischen den Stä- Temperatur. Thermische Verschiebungen der Erben 5 und 6 der beiden Lagen der zweifachen Zwei- 5 regerleiter untereinander im aktiven Teil sind daher schichtwicklung dar. Das Zusammenfassen der Kühl- unterbunden.

mittelzufuhr an zwei Stäben hat den Xorteil, daß nur Aus den F i g. 1 und 2 ist zu erkennen, daß jede

halb so viel Isolationsstrecken notwendig sind, wie Zweischichtwicklung zwei Spulen besitzt, d.h. zwei

wenn jeder Stab für sich an eine Verteilerkammer Stromzuführungen und zwei Stromausgänge. Die

angeschlossen wäre. Selbstverständlich kann auch je- io elektrischen Anschlüsse von unterer und oberer

der Stab 5 bzw. 6 ein eigenes Anschlußrohr haben, Ebene aber liegen in der Polzone und der neutralen

und es können auch die elektrischen und hydrauli- Zone nahe beieinander, so daß dort eine elektrische

sehen Verbindungen voneinander getrennt sein, wo- Verbindung zwischen unterer und oberer Ebene sehr

bei dann die Dreiwegerohrstutzen 9 sich erübrigen. leicht hergestellt werden kann. Eine Serienschaltung

Durch eine günstige Wahl des Leiterquerschnittes 15 aller Windungen kann nun auf folgende Weise vorge-

kann der Querschnitt des Kühlmittelkanals im Leiter nommen werden:

kreisförmig gestaltet werden. Der im allgemeinen Der Erregerstrom wird der Zweischichtwicklung

rechteckige Leiter 5 bzw. 6 wird am Ende kreisf or- der unteren Ebene (F i g. 2) bei α zugeführt. Am Spu-

mig abgedreht, so daß am äußeren Ende der Stirn- lenausgangb besteht eine elektrische Verbindung

verbindungen ein Rohrstück angesetzt werden kann, 20 zum Spuleneingang c der oberen Ebene (F i g. 1).

das direkt über eine Isolierstrecke in eine Verteiler- Ebenso wird Spulenausgang/ der oberen Ebene mit

kammer geführt wird, wie später noch näher erläu- Eingang g der unteren Ebene verbunden. In der obe-

tert wird. ren Ebene ist von d nach e eine strichpunktiert ange-

Die Fig.7 zeigt den Läufer eines Turbogeneia- deutete Verbindung notwendig. Die Verbindung

tors, teilweise im Längsschnitt mit einer Erregerwick- 25 kann auch, wie in F i g. 9 durch eine stark ausgezo-

lung gemäß F i g. 1 und 2, während die F i g. 8 eine gene Linie gezeigt ist, zwischen den Stirnverbindun-

Ringkammer, die als Verteiler für die Flüssigkeitsan- gen verlegt werden, wobei im tangentialen Teil die

Schlüsse bei dieser Wicklung dient, im Querschnitt Schicht gewechselt wird. Damit sind die beiden En-

veranschaulicht. den der Erregerwicklung in der unteren Ebene bei a

Auf der Seite des Läufers 14, auf der die Stirnver- 30 und h.

bindungen der Wicklung als konzentrische Wicklung Bei der Doppel-Zweischichtwicklung gemäß 11 ausgeführt sind, sind keine Flüssigkeitsanschlüsse F i g. 1 und 2 ergibt sich noch ein weiterer Vorteil, vorhanden, während auf der anderen Seite, auf der Die Prüfung eines Läufers mit vollem Erregerstrom die Stirnverbindungen als zweifache Zweischicht- und Drehzahl ist ohne Ständer und ohne Belastung wicklung 10 ausgebildet sind, sich die Ringkammer 35 bekanntlich nur möglich, wenn das äußere Magnet-15 befindet, an die Verbindungsrohre 16, die den feld Null oder wenigstens sehr klein ist. Bisher ist bei Rohren7 in den Fig.3 bis6 entsprechen, ange- konzentrischen Erregerwicklungen aber eine Gegenschlossen sind. Diese Rohre 16 werden isoliert durch schaltung von Spulen nur mit großem Aufwand und die Endplatte 17 der Läuferkappe 18 zu einem Ver- Komplikationen erreichbar. Bei der Doppel-Zweibindungsstück 19 geführt, das, wie das Verbindungs- 40 schichtwicklung kann jedoch eine Gegenschaltung stück8 in den Fig. 3 bis6, einen gemeinsamen An- von Spulen auf einfache Weise vorgenommen werschluß für je zwei Stäbe einer Wicklungslage dar- den. Die elektrischen Verbindungen zwischen b und c stellt. sowieg und/ werden gelöst. Dafür werden auf der

Wie die F i g. 8 zeigt, ist die Ringkammer 15 durch anderen Seite i mit k und / mit m elektrisch verbun-

radiale (in F i g. 1 und 2 schematisch angedeutete) 45 den. Diese Kontaktstellen liegen alle am Außenrand

Trennwände 20 tangential in vier gleiche Unterkam- des Wickelkopfes und sind daher gut zugänglich. Am

mern 21 unterteilt, wobei jeweils zwei diametral ge- Flüssigkeitskreislauf ändert sich nichts. Vier Stäbe

genüberliegende Unterkammern für die Zufuhr bzw. führen dann allerdings keinen Strom. Dies spielt für

Abfuhr der Kühlflüssigkeit dienen. Diese vier Unter- die Prüfung aber keine Rolle.

kammern 21 sind über je ein radiales Rohrstück 22 50 In der Fig. 10 ist noch eine sehr einfache Verbin-

mit im Zentrum der Läuferwelle 23 verlegten Zu- dungsmöglichkeit für die Hohlleiter der Wicklung

fuhr- und Abfuhrkanälen 24 bzw. 25 verbunden. veranschaulicht. Die einzelnen Leiter 30, die einen

Die Trennwände 20 der Ringkammer 15 liegen in Kanal 31 für den Durchgang der Kühlflüssigkeit auf-

der neutralen Zone und in der Polzone. Auf Grund weisen, werden an der Verbindungsstelle kreisförmig

der Aufteilung in Unterkammern 21 kann die kalte 55 abgedreht, so daß das Endstück ein vorstehendes

sowie die erwärmte Flüssigkeit in einer einzigen kurzes Rohr 32 bildet. Das Gegenstück 33 ist mit

Ringkammer untergebracht werden, die der Flieh- einer entsprechenden Bohrung 34 versehen, die zur

kraft und dem Wasserdruck zu widerstehen hat. Die Aufnahme des Rohres 32 dient und auf diese Weise

Abgrenzung zwischen warm und kalt wird auf denk- eine Steckverbindung bildet.

bar einfache Weise mit nur vier Wänden vorgenom- 60 Die Erfindung wird nur in der Gesamtheit der men, die lediglich dem hydraulischen Druckabfall in Merkmale des Anspruchs 1 gesehen. Die Ander Wicklung widerstehen müssen. Ebenso wie die Sprüche 2 bis 6 sind als echte Unteransprüche zu wer-Ringkammer ist auch die Wicklung in vier Kühlzo- ten.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Direkt flüssigkeitsgekühlte Erregerwicklung für Synchrongeneratoren, insbesondere Turbogeneratoren, mit zwischen den Polzonen in Nuten verteilt angeordneten Hohlleitern, die über Stirnverbindungen zu einer durchlaufenden Wicklung mit mehreren Spulenseiten pro Pol vereinigt sind, bei der die Anschlüsse für die Zu- und Abfuhr der Kühlflüssigkeit auf einer Läuferstirnseite am äußeren Ende der Stirnverbindungen liegen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Zweischichtwicklung die Stirnverbindungen (10) auf der den Flüssigkeitsanschlüssen zugeordneten Stirnseite wie bei einer Zweischichtwellen- bzw. Schleifenwicklung und die Stirnverbindungen (11) auf der anderen Stirnseite wie bei einer konzentrischen Wicklung ausgeführt sind, wobei mit Hilfe der Stirnverbindungen, von Windung zu Windung abwechselnd vorwärts- und rückwärtsschreitend, zwei nebeneinanderliegende Pole abwechselnd bewickelt sind und die Stäbe der einen Windung der einen, die Stäbe der darauffolgenden, reihengeschalteten Windung hingegen der anderen Wicklungsschicht zugehören.

2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zweischichtwicklungen in verschiedenen Ebenen übereinander angeordnet und in Reihe geschaltet sind.

3. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsanschlüsse so ausgebildet sind, daß jeweils zwei Leiter (5, 6) parallel gespeist werden.

4. Wicklung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsanschlüsse so ausgebildet sind, daß die Leiter (5,6) der übereinanderliegenden Ebenen hydraulisch parallel geschaltet sind.

5. Wicklung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsanschlüsse mit einer auf der Läuferkappe (18) der Maschine befestigten Ringkammer (15) in Verbindung stehen, die durch radiale Wände (20) in vier tangentiale, gleiche Unterkammern (21) unterteilt ist, welche über radiale Rohrstücke (22) an in der Läuferwelle (23) vorgesehenen Zu- bzw. Abfuhrkanälen (24 bzw. 25) angeschlossen sind.

6. Wicklung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter (30) an der Flüssigkeitsanschlußstelle zu einem Rohr (32) ab-

. gedreht ist, das über eine Isolierstrecke mit der zugehörigen Ringkammer (15) in Verbindung steht.