DE2211810C3 - Erregeranordnung für elektrische Maschinen mit rotierenden Gleichrichtern - Google Patents

Description

Der Erregerläufer 2 besteht in herkömmlicher Weise aus Dynamoblechen 6, die über nicht näher dargestellte Spannbolzen und beiderseits angeordnete Leichtmetalldruckringe 7 und 8 unter Vorspannung zusammengehalten werden. Die Wicklung ist dabei in Nuten am Außendurchmesser des Blechpakets untergebracht und weist relativ kurze Wickelköpfe 9 auf. Diese Wickelköpfe sind auf die Druckringe 7 und 8 abgestü'zt und außen durch Bandagen 10 gehalten. Innerhalb des dem Gleichricrr.erträgerrad 3 zugewandten Druckrings 8 ist ein Ringleitungssystem 11 vorgesehen, zu dem die Wicklungsanschlüsse 12 der Drehstromwicklung geführt sind.

Das Gleichrichterträgerrad 3 besteht nunmehr erfindungsgemäß aus einer scheibenförmigen Nabe 13, die '5 auf die Gneratorwelle 4 aufgeschrumpft ist. Am Außenumfang der Nabe 13 sind zwei Ringe 14 und 15 aus Leichtmetall angeordnet, die durch Isc'ierbeilagen 16 von der Nabe 13 gelrenn! und mi! dieser über Boteen 17 verschraubt sind. Dabei weisen die beiden Ringe 14 und 15 je einen den Außenumfang der Nabe 13 übergreifenden Absatz auf, mit dem sie — ebenfalls durch eine Isolierbeilage 18 getrennt — auf die Nabe aufgeschrumpft sind. Die Ringe 14 und 15 tragen nunmehr jeweils eine Gruppe von Gleichrichterdioden 19 und Sicherungen 20, wobei die Dioden 19 direkt in den je weiligen Ring eingeschraubt und die Sicherungen 20 über Anschlußstücke 26 und Isolierbeilagen 22 an dem jeweiligen Ring befestigt sind.

Im ganzen enthält das Gleichrichterträgerrad 3 — wie auch aus dem Querschnitt nach F i g. 2 zu ersehen ist — achtzehn Dioden in Drehstrombrückenschaltung, wobei jeweils drei parallel geschaltet sind. Alle Dioden haben dabei die gleichen Abmessungen, jedoch verschiedene Durchlaßrichtungen und bilden dementsprechend zwei Gruppen.

Wie aus dem Querschnitt nach F i g. 2 und dem Ra diallängsschnitt nach F i g. 3 zu ersehen ist, liegen jeweils zwei Sicherungen 20' und 20" axial fluchtend beiderseits der Nabe 13. Die Sicherungen 20 weisen dabei jeweils einen unteren Anschluß 23 zur Zuleitung der jeweiligen Drehstromphase auf, wie noch später erläutert wird. Am radial außenliegenden Ende weisen die Sicherungen 20 Anschlußstege 24 auf, über die sie mittels Bolzen 25 mit den jeweiligen Ar.schlußstücken 26 verschraubt sind, die wiederum über isoliert geführte Schrauben 27 in den jeweiligen Leichtmetallring 14 oder 15 eingeschraubt sind. Vom anderen Ende der Bolzen 25 am radial außenliegenden Sicherungsanschluß 24 führen Laschen 28 zum radial innenliegenden Anschluß 29 der benachbarten Dioden 19' und 19", wie aus dem Radiallängsschnitt nach F i g. 4 zu ersehen ist. Diese Dioden 19 sind dabei über ein Schraubgewinde 30 direkt in die jeweiligen Ringe 14 und 15 eingeschraubt. Auch hierbei liegen jeweils zwei Gleichrichterdioden 19' und 19" axial fluchtend einander gegenüber auf beiden Seiten der Nabe 13. Die Verbindungslaschen 28 sind dabei über Isolierbeilagen 31 von der Nabe 13 getrennt.

Zur Zuführung des Drehstroms zu den einzelnen <>° Sicherungen bzw. den Dioden sind — entsprechend F i g. 1 — Anschlußstücke 32 vorgesehen, die isoliert in Nuten in einem ringförmigen Ansatz 33 der Generatorwelle 4 zwischen Erregermaschine 1 und Trägerrad 3 geführt sind. Ein isoliert aufgeschrumpfter Ring 34 hält ''S dabei die Anschlußstücke 32 in den Nuten. Dieser Ring 34 ist mit dem Nullpunkt der Wicklung verbunden und dient gleichzeitig als Meßschleifring, so daß Erreger und Generatorläufer auf Erdschluß geprüft werden können. Die Anschlußstücke 32 sind auf der einen Seite über Zuleitungen 35 mit der Ringleitung 11 des Erregerläufers 2 fest verbunden und auf der anderen Seite mit den Anschlüssen 36 des Gleichrichterträgerrads 3 verschraubl. Diese Zuleitungen 36 führen — wie insbesondere aus dem Radiallängsschnitt nach F i g. 5 zu ersehen ist — zu einem die Nabe 13 durchdringenden Bolzen 37, der über die Laschen 38 die innenliegenden Anschlüsse 23 zweier gegenüberliegender Sicherungen 20 verbindet.

Durch die entsprechende Zusammenschaltung der Gleichrichterdioden 19, die in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist, bilden die beiden, die Dioden tragenden Ringe 14 und 15 somit auch die entsprechenden Gleichstrompole. Die Zuleitung des Gleichstroms zur Erregerwicklung des Synchrongeneratorläufers erfolgt dabei durch die beiden Stromschienen 39 und 40 in einer axialen Bohrung 41 der Generatorwelle, wie aus F i g. 1 und 2 zu ersehen ist. Durch zwei entsprechende isoliert geführte Bolzen 42 und 43 in zwei gegenüberliegenden Bohrungen 44 und 45 der Generatorwelle und entsprechende radiale Anschlußstücke 46 wird der Gleichstrom von den beiden Ringen 14 und 15 /um Generatonäufer geführt. Der Anschluß der einzelnen Ringe ist dabei auch aus F i g. 5 zu ersehen; dabei ist ein koaxial verlaufendes Anschlußstück 47 über eine Schraube 48 mit dem linken Ring 14 fest verbunden und durch einen Durchbruch 49 in der Nabe 13 des Trägerrades 3 zu dem radialen Anschlußstück 46 geführt. Auf der anderen Seite der Nabe ist dieses Anschlußstück 47 über eine isoliert geführte Schraube 50 noch mit dem anderen Ring 15 verbunden. Die Ableitung des Gleichstromes vom Ring 15 erfolgt in ähnlicher Weise von der gegenüberliegenden Seite der Maschine und ist hier nicht näher dargestellt.

Zum Abbau von Spannungspitzen, die durch den Träger-Staueffekt hervorgerufen werden, sind in das Trägerrad noch drei Beschaltungsblocks 51 eingebaut die je einen Kondensator und einen Widerstand in Reihe geschaltet enthalten. Wie insbesondere aus den-Schnitt nach F i g. 6 zu ersehen ist, sind diese Beschal tungsblocks 51, die hier nur schematisch dargestellt sind, zwischen die beiden als Gleichstrompole wirken den Ringe 14 und 15 eingeschaltet. Dabei sind die Be schaltungsblocks 51 radial innenliegend zu den beider Ringen 14 und 15 angeordnet und in Durchbrüchen 5Ί in der Nabe 13 geführt. Zur Halterung und elektrischer Verbindung ist jeweils auf der Außenseite eine Lasche 53 vorgesehen, die den jeweiligen Beschaltungsblod 51 an der Außenkante teilweise umfaßt und somit fest hält. Diese Laschen 53 sind über Schrauben 54 mit der beiden Ringen 14 und 15 fest verbunden. Ferner sind ar diesen Laschen 53 am innenliegenden Ende Leitunger 55 und 56 befestigt, die die elektrische Verbindung vor den Ringen 14 und 15 zi. dem Beschaltungsblock 5; herstellen. Der Verlauf dieser Verbindungsleitungen 5i und 56 ist dabei insbesondere auch aus der Seitenan sieht nach F i g. 2 zu ersehen.

Die Kühlung der Maschine ist noch aus F i g. I /1 ersehen. Die Erregermaschine ist luftgekühlt, wobei dl· Kaltluft einem Druckraum des Generators entnommei wird und nacheinander den Erregerteil 1 und dci Gleichrichterteil 3 durchströmt und dann dem Genera tor wieder zugeführt wird. Mit zusätzlichen Pfeilen is dabei der Verlauf der Luftströmung näher angedeute Zur Führung der Kühlluft ist zwischen dem nur sehe matisch angedeuteten Oberteil 60 des Generators un

dem Generatorschildlager 61 ein leicht abnehmbarer Stutzen 62 angeordnet, der die Kanäle für die Zu- und Abluft enthält. Die Zuluft strömt dabei über den innenliegenden Kanal 63 vom Druckraum des Generators in den Erregerraum 1 ein und strömt durch die Pollücken und den Erregerläufer 2 in Richtung zum Gleichrichterteil 3. Die Welle 4 ist im Bereich des Erregerläufers 2 mit Längsnuten versehen, von wo aus ein Teil der Luft radial nach außen durch Schlitze im Blechpaket 6 und durch Nuten zwischen Blechpaket 6 und den Druckringen 7 nach außen abströmt. Dem Gleichrichterrad 3 muß wegen seiner symmetrischen Bauart Kühlluft von beiden Seiten zugeführt werden. Daher gelangt die Kühlluft durch Kanäle 64 im Gehäuseunterteil auch anf die außenliegende Seite des Gleichrichterrades 3. Zur Führung der Kühlluft sind dabei beiderseits des Gleichrichterrades 3 Ringbleche 65 und 66 angeordnet, so daß die Kühlluft im Bereich des Wellenumfangs angesaugt und radial nach außen ausgeschleudert wird. Da die Diodentragringe 14 und 15 aus Leichtmetall mit guter Wärmeleitfähigkeit bestehen und allseits von Luft umströmt werden, wird wegen der großen Ringoberfläche eine intensive Kühlung der Dioden 19 erreicht. Oberhalb des Gleichrichterrades 3 strömt die Luft dann über den Abluftkanal 67 des Stutzens 62 zum Generator zurück.

Zur Beobachtung des Erregerraumes und der Gleichrichtcrdioden sind auf der einen Seite des Gehäuses ein oder zwei Fenster 68 und 69 vorgesehen, die mit Plexiglas abgedeckt sein können, so daß die Sicherungen 2C auf dem Gleichrichtenrad, die mit gut sichtbaren Kennmeldern versehen sind, jederzeit durch die Fenster mittels Stroboskoplampen angeleuchtet und kontrollier! werden können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (22)

22 Il Patemansprüche:

1. Erregeranordnung für elektrische Maschinen, insbesondere Synchrongeneratoren, bei der der Erregerstrom vom Anker einer Wechselstromerregermaschine über umlaufende Gleichrichter der Erregerwicklung des Synchrongenerators zugeführt wird und die umlaufenden Gleichrichter an zwei, je einen Gleichstrompol bildenden Ringen abgestützt sind, die beiderseits eines auf der Welle befestigten Trägerrads isoliert angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Gleichrichterträgerrad (3) die aus Leichtmetall bestehenden Ringe (14,15) mit ringflanschartigen Ansätzen an ihrem Außenumfang den Außenumfang des als scheibenförmige Nabe (13) ausgebildeten Trägerrads übergreifen und auf diesen aufgeschrumpft sowie mit die beiden Leichtmetallringe (14, 15) und die Nabe (13) durchdringenden Bolzen (17) zusätzlich verspannt sind und daß jeder, gleichzeitig als Kühlkörper für die Gleichrichterdioden (19) dienende Leichtmetallring (14, 15) auf seinem Innenumfang die in Umfangsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgenden, direkt eingeschraubten Gleichrichterdioden (19) und isoliert befestigte Sicherungen (20) trägt.

2. Erregeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der außenliegende Anschluß (24) der Sicherung (20) mit dem innenliegenden Anschluß (29) der benachbarten Gleichrichterdiode (19) über eine Lasche (28) verbunden ist.

3. Erregeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der Nabe (13) jeweils zwei Sicherungen (20', 20") oder Dioden (19', 19") in Flucht angeordnet sind.

4. Erregeranordnung nach eiuem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei gegenüberliegende Sicherungen (20', 20") über einen durch die Nabe (13) geführten Bolzen (37) an ihren innenliegenden Anschlüssen (23) miteinander verbunden sind.

5. Erregeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbau von Spannungsspitzen mehrere Beschaltungsblocks (51) mit je einer Reihenschaltung aus Kondensator und Widerstand derart zwischen beide Gleichstrompole eingeschaltet sind, daß sie sich über Durchbrüche (52) in der Nabe (13) jeweils auf den beiden Leichtmetallringen (14,15) abstützen.

6. Erregeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerläufer (2) und das Gleichrichterträgerrad (3) auf einem Generatorwellenende außerhalb des Lagers aufgesetzt sind.

7. Erregeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Generatorwellenende (4) eine weitere Kupplung (5) zum beidseitigen Antrieb des Generators vorgesehen ist.

8. Erregeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse für die Wechsel-Stromerregermaschine und den Gleichrichterteil an das Schildlager des Generators angeflanscht ist.

9. Erregeranordnung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Erregerteil (1) und Gleichrichterträgerrad (3) mit Kaltluft aus &5 einem Druckraum des Generators gekühlt sind.

Die Erfindung betrifft eine Erregeranordnung für elektrische Maschinen, insbesondere für Synchrongeneratoren, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Erregeranordnung ist aus dem DT GM 18yO278 bekannt Dabei sind die als Gleichstrompole dienenden Sammelringe, die gleichzeitig die Gleichrichterdioden tragen, auf der Innenfläche des äußeren Ringflansches eines Trägerrads isoliert befestigt. Die auftretenden Fliehkräfte werden dabei von dem äußeren, sich axial erstreckenden Ringflansch des Trägerrads aufgenommen, wodurch jedoch eine erhebliche axiale Breite des Trägerrads erforderlich ist.

Weiter ist aus der DT-AS 12 88 674 eine Erregeranordnung bekannt, bei der die in gesonderte Kühlkörper eingeschraubten Gleichrichterdioden ebenfalls am Innenumfang eines Trägerradringflansches befestigt sind, während an den beiden offenen Seiten des Ringflansches je ein Samirielring angeordnet ist, an dem sich zu den Gleichrichterdioden in Reihe geschaltete Sicherungen abstützen. Diese Anordnung erfordert ebenfalls eine erhebliche axiale Baulänge, wodurch jedoch die Zugänglichkeit der einzelnen Bauteile erheblich erschwert wird.

Ausgehend von der Erregeranordnung der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Aufbau einer derartigen Erregeranordnung zu vereinfachen und dabei gleichzeitig eine geringe axiale Baulänge zu erreichen. Dabei soll diese Erregeranordnung besonders geeignet sein für Maschinen mit großen Wellendurchmessern, die dann auftreten, wenn der Generator beidseitig angetrieben werden soll.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Erregerteil eines Synchrongenerators,

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Trägerrad entsprechend der Schnittlinie H-H nach F i g. 1,

F i g. 3 einen Radiallängsschnitt entsprechend der Schnittlinie 111-111 nach F i g. 2 durch das Trägerrad mit zwei Sicherungen,

F i g. 4 einen entsprechenden Radiallängsschnitt durch das Trägerrad mit zwei Gleichrichterdioden entsprechend dem Schnitt IV-IV nach F i g. 2,

F i g. 5 einen Radiallängsschnitt durch das Trägerrad im Bereich der Stromanschlüsse von der Erregermaschine und den Gleichstromableitungen entsprechend dem Schnitt V-V nach F i g. 2 und

F i g. 6 einen Teilradiallängsschnitt durch das Trägerrad an der Stelle eines Beschaltungsblocks entsprechend der Schnittlinie VI-VI nach F i g. 2.

In F i g. 1 ist die Erregerseite des Synchrongenerators im Längsschnitt gezeigt, wobei die dargestellte Erregermaschine 1 insbesondere zum Anbau an luftgekühlte Generatoren der Schildlagerbauart geeignet ist. Dabei sind die rotierenden Teile — nämlich der Erregerläufer 2 und das Gleichrichterträgerrad 3 — auf ein Ende der Generatorwelle 4 außerhalb des Lagers aufgesetzt. Das Generatorwellenende kann dabei so ausgeführt werden, daß außerhalb der Erregermaschine 1 noch eine Kupplung 5 aufgesetzt werden kann, so daß ein beidseitiger Antrieb des Generators — insbesondere mit einer zusätzlichen Gasturbine — möglich ist.