DE2148439C3 - Elektrische Schenkelpolmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schenkelpolmaschine mit direkt flüssigkeitsgekühlter Erreger- und Dämpferwicklung, bei der die mit Kühlka-Hälen versehenen Leiter der Erreger- und Dämpferwicklung jeweils mit einer Kühlflüssigkeitszufuhr-Samfnellcitung und mit einer Kühlflüssigkeitsabfuhr-Saminelleitung des gleichen Kühlflüssigkeitssystems ver- feinden sind, die sich beide auf dem Läufer der Maschine befinden.

Eine derartige elektrische Schenkelpolmaschine ist «us der DT-OS 19 09 123 bekannt. Bei dieser bekannten Schenkelpolmaschine ist auf jedem Pol außer der flüsfeigkeitsgekühlten Erregerwicklung noch zwischen dem Polschuh und der Erregerwicklung ein flüssigkeitsgekühliier Metallrahmen angeordnet, der als Kurzschlußring ausgebildet ist und somit mit einer Dämpferkurztchluißwicklung gleichgesetzt werden kann. Der flüssig- fceitsgekühlte Metallrahmen und die flüssigkeitsgekühl-Ie Erregerwicklung sind an das gleiche Kühlflüssigkeitssy stern angeschlossen, so daß eine Parallelschaltung der einzelnen Hohlleiter der verschiedenen Wicklungen zwischen einer Kühlflüssigkeitszufuhr-Samme!· leitung und einer Kühlflüssigkeitsabfuhr-Sammelleitung Vorliegt. In jedem der parallelgeschalteten Kühlkreislaufe durchfließt das Kühlwasser aber jeweils nur die Leiter einer Wicklung.

In gleicher Weise ist der in der CH-PS 4 93 133 beschriebene Flüssigkeitskühlkreislauf des Läufers eines Turbogenerators aufgebaut. Auf dem Läufer sind zwei Kühlflüssigkeitssammelleitungen angeordnet, die einerseits mit den Kühlkanälen der Dämpferwicklungsstäbe und andererseits mit den ebenfalls mit Kühlkanälen versehenen Leiter der Läuferwicklung verbunden sind. Die zwischen der Kühlflüssigkeitszufuhr-Sammelleitung und der Kühlflüssigkeitsabfuhr-Sammelleitung zueinander parallelliegend angeordneten Kühlkreisläufe enthalten jeweils nur Leiter ein und derselben Wicklung, d. h. entweder Leiter der Dämpferwicklung oder Leiter der Erregerwicklung, so daß entsprechend auch das Kühlwasser jeweils nur zur Kühlung einer Wicklung dient.

Schließlich ist aus der US-PS 35 43 063 ein Turbogenerator bekannt, der im Läufer eine flüssigkeitsgekühlle Erregerwicklung hat, aber keine Dämpferwicklung. Zur Kühlung des Läufereisenkörpers sind noch zusätzliche Kühlkanäle vorgesehen, die von der gleichen Kühlflüssigkeit durchflossen werden. Somit ist die hydraulische Hintereinanderschaltung unterschiedlicher Kühlbereiche an sich bekannt, beide Möglichkeiten, nämlich dk Führung der kalten Kühlflüssigkeit zunächst über die Kühlrohre oder zunächst über die Erregerwicklung sind aber gleichwertig nebeneinandergestellt. Außerdem stellen die Kühlrohre keine stromdurchflossene Wicklung dar.

Ferner ist noch in der DT-OS 15 88 981 die Flüssigkeitskühlung einer Dämpferwicklung beschrieben, wobei die einzelnen Stäbe der Dämpferwicklung eines Poles jeweils untereinander zunächst über Sammelkammern miteinander verbunden sind, wobei jeweils noch eine elektrische Verbindung der Sammelkammern vorgesehen ist, damit die Kurzschlußringe der Dämpferwicklung gebildet: werden. Außerdem ist noch eine gemeinsame Kühlflüssigkeitszufuhr-Sammelkammer und eine gemeinsame Kühlflüssigkeitsabfuhr-Sammelkammer vorgesehen, die ihrerseits mit den untereinander parallelgeschaltelen Sammelkammern der einzelnen Pole verbunden sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer elektrischen Schenkelpolmaschine mit direkt flüssigkeitsgekühlter Erreger- und Dämpferwicklung einen Kühlflüssigkeitskreislauf zu schaffen, durch den eine Einsparung von Kühlflüssigkeit und in jedem Betriebszustand der Maschine eine ausreichende Kühlung erreicht wird. Zur lösung dieser Aufgabe durchfließt gemäß der Erfindung die von der Kühlflüssigkeitszufuhr-Sammelleitung zugeleitete Kühlflüssigkeit zunächst nur einen Teil der Leiter der Dämpferwicklung, dann die Leiter der Erregerwicklung und zuletzt den anderen Teil der Leiter der Dämpferwicklung.

Bei einer derartigen hydraulischen Hintereinanderschaltung der einzelnen Teile des Kühlflüssigkeitskreislaufes erreicht man auch bei Anlauf der Maschine, wobei sich die Leiter der Dämpferwicklung sehr stark erwärmen, eine wirksame Abführung der Wärme mit einer verhältnismäßig geringen Kühlfiüssigkeitsmenge, weil das Wärmereservoir der jetzt noch kalten Erregerwicklung zu einer Rückkühlung der sich beim Durchfluß eines Teiles der Leiter der Dämpferwicklung erwärmten Kühlflüssigkeit ausgenutzt wird, die dann bei der Weiterleitung über die weiteren Leiter der Dämpferwicklung wieder von neuem in der Lage ist. Wärme aufzunehmen. Bei einer bestimmten vorgegebenen, zulässigen maximalen Kühlwasser-Übertemperatur kann auf diese Weise die umlaufende Kühlfiüssigkeitsmenge reduziert werden. Eine Beeinträchtigung der Entwärmung der Erregerwicklung während des normalen Betriebes der Maschine tritt auch nicht auf, da dann die Dämpferwicklung keine bzw. nur minimale Ströme führt, so daß die Kühlflüssigkeit dann genügend kalt in die Leiter der nun stärker erwärmten Erregerwicklung eintritt.

Die elektrische Schaltung der Leiter sowohl der Dämpferwicklung als auch der Erregerwicklung ist von

der hydraulischen Schaltung der sie durchfließenden Kühlflüssigkeit völlig unabhängig und kann daher in beliebiger Weise vorgenommen werden. Man kann auch zur Anpassung an besondere Betriebsverhältniss<^> die auf einem Schenkelpol abgeordneten Leiter beider Wicklungen in geeigneter Weise in zwei oder mehrere Kühlflüssigkeitskreise mit der hydraulischen Hintereinanderschaltung gemäß der Erfindung unterteilen, die dann ihrerseits hydraulisch parallel geschaltet sind. Zum thermischen Wärmeausgleich empfiehlt es sich, die einzelnen hydraulisch hintereinandergeschalteten Leiter in der Erregerwicklung so verteilt anzuordnen, daß benachbarte Leiter von unterschiedlich erwärmter Kühlflüssigkeit durchflossen werden.

Im folgenden sei die Erfindung noch an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigt schemaMsch die hydraulische Schaltung der Kühlflüssigkeit für die Erreger- und Dämpferwicklung einer elektrischen Schenkelpolmaschine.

Auf dem Läufer eines elektrischen Wasserkraftgenerators mit den Schenkelpolen 1 sind zwei Kühlflüssigkeits-Sammelleitungen angeordnet, nämlich die Kühlflüssigkeitszufuhr-Sammelleitung 2, welche die vom Rückkühler kommende kalte Kühlflüssigkeit enthält und die Kühlflüssigkeitsabfuhr-Sammelleitung S, welche die von den Wicklungen des Schenkelpols 1 zurückfließende erwärmte Kühlflüssigkeit aufnimmt. Die kalte, aus der Kühlflüssigkeitszufuhr-Sammelleitung 2 kommende Kühlflüssigkeit durchfließt zunächst die Hälfte der Leiter der Dämpferwicklung 3 und danach alle Leiter der Erregerwicklung 4. Danach tritt die Kühlflüssigkeit in die zweite Hälfte der Leiter der Dämpferwicklung 3 über und wird dann in die Kühlflüssigkeitsabfuhr-Sammelleitung 5 übergeleitet. Es besteht somit eine hydraulische Hintereinanderschaltung eines Teiles der Leiter der Dämpferwicklung 3 mit den Leitern der Erregerwicklung 4 und dem restlichen Teil der Leiter der Dämpferwicklung 3.

Beim Anlauf der elektrischen Synchronmaschine fließen in der Dämpferwicklung 3 sehr hohe Ströme, welche die Leiter thermisch stark belasten. Die Erregerwicklung 4 ist während des asynchronen Anlaufes aber kalt Die kalte, aus der Kühlflüssigkeitszufuhr-Sammelleitung 2 kommende Kühlflüssigkeit kann, wenn sie durch den ersten Teil der Leiter der Dämpferwicklung 3 geführt wird, sehr viel Wärme aufnehmen. Die dadurch erhitzte Kühlflüssigkeit wird nun über die kalten Leiter der Erregerwicklung 4 geleitet, so daß die gesamte Wärmekapazität der Erregerwicklung 4 zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit ausgenutzt werden kann. Erst dann durchfließt die jetzt teilweise rückgekühlte Kühlflüssigkeit den anderen Teil der Leiter der Dämpferwicklung 3 und wird nun direkt der Kühlflüssigkeitsabfuhr-Sammelleitung 5 zugeführt. Die umlaufende Kühlflüssigkeitsmenge wird auf diese Weise bei ihrem Umlauf optimal ausgenutzt.

Während des normalen Betriebes der Synchronmaschine erwärmen sich nun die Leiter der Erregerwicklung 4. Dann sind aber die Leiter der Dämpferwicklung 3 nicht mehr stromdurchflossen bzw. von nur so geringen Strömen durchflossen, daß sie sehr schnell abkühlen. Dies ist noch dadurch unterstützt, daß sie in der Nähe der Oberfläche des Polschuhes des Schenkelpols 1 liegen. Die Kühlung der Erregerwicklung 4 ist also während des normalen Betriebes der Synchronmaschine durch die infolge der hydraulischen Hintereinanderschaltung gegebene Einbeziehung der Leiter der Dämpferwicklung in den Kühlflüssigkeitskreislauf nicht beeinträchtigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Schenkelpolmaschine mit direkt flüssigkeitsgekühlter Erreger- und Dämpferwicklung, bei der die mit Kühlkanälen versehenen Leiter der Erreger- und Dämpferwicklung jeweils mit einer Kühlflüssigkeitszufuhr-Sammelleitung und mit einer Kühlflüssigkeitsabfuhr-Sammelleitung des gleichen Kühlflüssigkeitssystems verbunden sind, _[0 die sich beide auf dem Läufer der Maschine befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Kühlflüssigkeitszufuhr-Sammelleitung (2) zugeleitete Kühlflüssigkeit zunächst nur einen Teil der leiter der Dämpferwicklung (3), dann die Leiter der Erregerwicklung (4) und zuletzt den anderen Teil der Leiter der Dämpferwicklung (3) durchfließt

2. Elektrische Schenkeipolmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß pro Schenkelpol (1) der Maschine zwei oder mehrere parallel- laufende hydraulische Kreise der Kühlflüssigkeit vorgesehen sind.

3. Elektrische Schenkelpolmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen hydraulisch hintereinandergeschalteten Leiter in der Erregerwicklung (4) so verteilt angeordnet sind, daß benachbarte Leiter von unterschiedlich erwärmter Kühlflüssigkeit durchflossen sind.

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