DE2434731A1

DE2434731A1 - DYNAMOELECTRIC MACHINE WITH GROOVED ROTOR

Info

Publication number: DE2434731A1
Application number: DE2434731A
Authority: DE
Inventors: Lawrence J Long; Sheppard J Salon
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1973-07-27
Filing date: 1974-07-19
Publication date: 1975-02-13
Also published as: BR7405920D0; JPS5720782B2; BE818177A; JPS5043407A; FR2239036B3; ES428455A1; SE7409740L; FR2239036A1

Description

DiPL-ING. KLAUS NEUBECKER 2434731DiPL-ING. KLAUS NEUBECKER 2434731

Patentanwalt
4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9Patent attorney
4 Düsseldorf 1 Schadowplatz 9

.Düsseldorf, 18. Juli 1974Düsseldorf, July 18, 1974

.Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A. .Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

•Dynamoelektrische Maschine mit genutetem Rotor .• Dynamo-electric machine with grooved rotor.

•Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf dynamoelektrische Maschinen und insbesondere auf Dämpferwicklungen, ein Dämpferwicklungssystem bzw. ein System von Dämpferstäben für die Rotoren großer Turbinengeneratoren.• The present invention relates to dynamo-electric Machines and in particular on damper windings, a damper winding system or a system of damper rods for the rotors large turbine generators.

Die Nennwerte von Turbinengeneratoren sind in den letzten Jahren stark angewachsen, weil es durch Verbesserung der Kühlsysteme möglich gemacht wurde, eine größere Ausgangsleistung je Volumeneinheit zu erzielen und so die Kapazität bzw. das Leistungsvermögen einer Maschine bestimmter Größe zu erhöhen. Diese Erhöhung geht jedoch in erster Linie auf Verbesserungen der Kühleinrichtungen bezüglich des eingeschwungenen Zustands zurück, die eine geringe Auswirkung auf den Temperaturanstieg der Maschine unter Notfall- oder Fehlerzuständen haben. Diese Zustände dauern normalerweise kurz, und der • sich daraus ergebende Temperaturanstieg ist in erster Linie eine Funktion des Stroms und der Anzahl Leiter je Längeneinheit sowieThe ratings of turbine generators have grown rapidly in recent years because it is made possible by improving the cooling systems was made to achieve a greater output power per unit volume and so the capacity or the performance of a Increase machine of certain size. However, this increase is primarily due to improvements in cooling equipment the steady state, which has little effect on the temperature rise of the machine under emergency or fault conditions to have. These conditions are usually brief and the resulting temperature rise is primarily one Function of the current and the number of conductors per unit of length as well as

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der thermischen Leistungsfähigkeit der Maschine. Eine Vergrößerung der Nennleistung einer Maschine bestimmter Größe durch verbesserte Ruhezustand-Kühlung beeinflußt daher nicht unbedingt auch das Leistungsvermögen unter Notfallbedingungen, und es ist möglich, daß eine Maschine, die sich unter normalen Verhältnissen völlig zufriedenstellend verhält, beim Auftreten von fehlerhaften oder Störzuständen gefährliche oder schädliche Temperaturen annimmt. Je größer die Abmessungen und die Nennwerte dieser sehr großen Generatoren werden, desto stärker schlägt dieses Problem zu Buch.the thermal performance of the machine. An enlargement the rated power of a machine of a certain size through improved Hibernation cooling therefore does not necessarily affect performance under emergency conditions, and it is possible that a machine which behaves completely satisfactorily under normal conditions, when faulty or Adopts dangerous or harmful temperatures. The larger the dimensions and the denominations of these very large ones The more powerful this problem becomes, the more power generators become.

Ein besonders ernsthafter Notfall, der eine gefährliche überhitzung des Rotors hervorrufen kann, ist ein Netz-zu-Netz-oder Netz-zu-Erde-Fehler in der Leitung, an die die Maschine angeschlossen ist, oder an den Maschinenanschlüssen. Ein solcher Fehler führt zu einer asymmetrischen Belastung und läßt Gegenströme im Stator der Maschine fließen. Die zugehörige Flußwelle ruft induzierte Ströme großer Amplitude und doppelter Netzfreguenz hervor, die in der Rotoroberfläche, den Wicklungen und den Halteringen zirkulieren, wobei die Rotorfläche wegen der rückwärts umlaufenden Flußwelle als der Rotor einer Induktionsmaschine bei einem Schlupf von 2,0 wirkt. Asymmetrische Ruhezustand-Netzströme können in der gleichen Weise ebenfalls zu einer überhitzung des Rotors führen. Die Amplitude dieser induzierten Gegenströme im Rotor kann ziemlich groß sein und zu Temperaturen führen, die hoch genug sind, um den Rotor zu Schaden kommen zu lassen. Die Wärmewirkung dieser induzierten Ströme ist naturgemäß dem QuadratA particularly serious emergency, dangerous overheating of the rotor is a network-to-network or Line-to-earth fault in the line to which the machine is connected or at the machine connections. Such an error leads to an asymmetrical load and allows countercurrents flow in the stator of the machine. The associated flux wave produces induced currents of large amplitude and double the mains frequency that circulate in the rotor surface, the windings and the retaining rings, the rotor surface because of the backward revolving Flux wave acts as the rotor of an induction machine at a slip of 2.0. Asymmetrical quiescent grid currents can overheat the in the same way Rotor lead. The amplitude of these induced counter currents in the rotor can be quite large and lead to temperatures that are high enough to damage the rotor. The heat effect of these induced currents is naturally the square

des Stroms sowie der Stromflußdauer proportional Cl₂ t), und derof the current and the duration of the current flow proportional to Cl ₂ t), and the

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gegenwärtige Industrie-Standard erfordert, daß große GeneratorenCurrent industry standard requires large generators

einer Gegenstrom-Erwärmung widerstehen können, die dem Wert I~ t =10 äquivalent ist,ohne Schaden zu nehmen. Dieser Forderung kann mit den derzeit üblichen Konstruktionsprinzipien in Verb=indung mit den größten z. Z. gebauten Maschinen nur schwer entsprochen werden, und für noch größere Maschinen kann es unmöglich sein, Forderungen entsprechend diesem Standard mit derzeitigen Rotorkonstruktionen zu genügen.can withstand countercurrent heating equivalent to I ~ t = 10 is equivalent without being damaged. This requirement can be combined with the currently usual design principles with the largest z. Machines currently built are difficult to meet, and for even larger machines it may be impossible To meet requirements according to this standard with current rotor designs.

Ein weiteres Problem tritt gelegentlich bei der Verwendung großer Turbinengeneratoren auf, die ein Leistungssystem speisen sollen, in dessen Leitungen Reihenkondensatoren geschaltet sind. In einem solchen System können durch Schaltvorgänge oder andere Übergangserscheinungen subsynchrone Oszillationen hervorgerufen werden. Diese Oszillationen bewegen sich üblicherweise im Bereich von 20 - 40 Hz für ein 60 Hz-System und können durch den Widerstand des Systems gedämpft werden, wobei der Dämpfungswert mit dem Widerstand ansteigt. Wäre in dem System kein Widerstand enthalten, so würden die Oszillationen oder Schwingungen unendlich andauern. Der in dem System verfügbare Gesamtwiderstand zur Dämpfung dieser Schwingungen ist der Widerstand der übertragungsleitung selbst plus dem Widerstand des Generators. Die subsynchronen oszillierenden Ströme, die in der Generatorstatorwicklung fließen, erzeugen in dem Luftspalt eine Flußwelle derselben Frequenz. Diese Flußwelle läuft daher in entgegengesetzter Richtung in bezug auf den Rotor um, der sich mit synchroner Drehzahl in Vorwärtsrichtung dreht, und induziert Ströme niedriger Frequenz in den Flächen und Wicklungen des Rotors. Praktisch wird die Maschine dann zum Induk-Another problem occasionally occurs when using large turbine generators to feed a power system, series capacitors are connected in the lines. In such a system, switching operations or other transition phenomena can occur subsynchronous oscillations are caused. These oscillations are usually in the range of 20 - 40 Hz for a 60 Hz system and can be damped by the resistance of the system, the damping value with the resistance increases. If there were no resistance in the system, the oscillations or vibrations would last indefinitely. Of the The total resistance available in the system to dampen these oscillations is the resistance of the transmission line itself plus the resistance of the generator. Generate the subsynchronous oscillating currents flowing in the generator stator winding a flux wave of the same frequency in the air gap. This flux wave therefore runs in the opposite direction with respect to the Rotor rotating at synchronous speed in forward direction rotates, and induces low frequency currents in the surfaces and windings of the rotor. In practice, the machine then becomes an induc-

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tionsgenerator mit negativem Schlupf, der Blindleistung von dem System zur Magnetisierung abzieht. Der Widerstand des Generators wirkt daher für das System als negativer Widerstand, und der zur Dämpfung der subsynchronen Schwingungen verfügbare Widerstand wird dementsprechend verringert. Das trägt dazu bei, die Oszillationen andauern zu lassen, und wenn der negative Widerstand des Generators hoch genug ist, können daher die Oszillationen sogar in ihrer Amplitude zunehmen, was naturgemäß in hohem Maße störend ist. Diese Verhältnisse lassen sich durch Verringerung des Widerstands des Generatorrotors verbessern, so daß der wirksam werdende negative Widerstand des Generators verringert und die Dämpfungswirkung erhöht wird. tion generator with negative slip, the reactive power from the System for magnetization pulls off. The resistance of the generator therefore acts as a negative resistance for the system, and the to Damping the subsynchronous oscillations available resistance is reduced accordingly. That helps reduce the oscillations let it persist, and if the negative resistance of the generator is high enough, therefore, the oscillations can even increase in their amplitude, which is of course highly disruptive. These ratios can be achieved by reducing the resistance Improve the generator rotor, so that the negative resistance of the generator, which becomes effective, is reduced and the damping effect is increased.

Beide oben erwähnte Probleme werden durch die Dämpferwicklung beeinflußt, die üblicherweise an den Rotoren großer Generatoren vorgesehen ist, da diese Wicklungen dazu neigen, den Rotor in gewissem Umfang gegenüber Gegenströmen abzuschirmen und den wirksamen Rotorwiderstand durch Bildung von Strombahnen niedrigen Widerstands herabzusetzen. Die bisher verwendeten Dämpferwicklungen sind jedoch für diese beiden Anwendungszwecke nicht mehr wirksam gewesen. Es wurden zwei prinzipielle Arten von Dämpferwicklungen verwendet. Bei dem einen Typ wird ein leitender Dämpferstab in die Rotornuten unterhalb der aus einer nichtmagnetischen Legierung bestehenden Keile gebracht, die einen verhältnismäßig hohen Widerstand haben und nur wenig Strom führen, wobei der Dämpferstab selbst relativ tief in der Nut sitzt. Bei dem anderen Typ wird ein kombinierter Keil- und Dämpferstab aus einer leitenden Legierung verwendet, der sich näher an der Oberfläche des Läufers, je-Both of the above mentioned problems are influenced by the damper winding, which is usually provided on the rotors of large generators, as these windings tend to break the rotor to some extent Shield the circumference from countercurrents and reduce the effective rotor resistance by creating low-resistance current paths to belittle. However, the damper windings used up to now are no longer effective for these two purposes been. Two principal types of damper windings were used. One type uses a conductive damper rod in the rotor grooves placed below the wedges made of a non-magnetic alloy, which have a relatively high resistance and only carry a little current, whereby the damper rod itself sits relatively deep in the groove. The other type uses a combined wedge and damper rod made from a conductive alloy used, which is closer to the surface of the runner, each

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doch immer noch innerhalb der Nut erstreckt. Keiner dieser herkömmlichen Dämpfer-Typen hat auf eines der beiden oben erläuterten Probleme eine große Wirkung ausgeübt.but still extends within the groove. None of these conventional ones Damper types have had a great effect on either of the two problems discussed above.

Eine dynamoelektrische Maschine, deren Rotor Gruppen von durch Polflächen getrennten Nuten aufweist, in denen Wicklungen zur Erzeugung magnetischer Pole in den Polflächen untergebracht sind, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch sich in axialer Richtung des Rotors sowie in radialer Richtung oberhalb der Umfangsfläche des Rotors erstreckende Dämpferstäbe niedrigen Widerstands, die im Bereich ihrer Enden elektrisch miteinander verbunden sind.A dynamo-electric machine, the rotor of which has groups of slots separated by pole faces, in which windings are used for generation magnetic poles are accommodated in the pole faces, is characterized according to the invention by being in the axial direction of the rotor and in the radial direction above the circumferential surface of the rotor extending damper rods of low resistance, which are electrically connected to one another in the region of their ends.

Die so gebildete Dämpferwicklung sorgt in günstiger Weise für eine sehr wirksame Abschirmung der Rotorflächen und Wicklungen, um die Erwärmung durch Gegenströme zu verringern und eine Dämpferanordnung mit niedrigem Widerstand zu bilden, die den negativen Widerstand des Generators erheblich herabsetzt und damit zur Dämpfung subsynchroner Oszillationen in dem System beiträgt.The damper winding formed in this way provides a very effective shielding of the rotor surfaces and windings in a favorable manner, to reduce countercurrent heating and create a low resistance damper assembly that eliminates the negative Resistance of the generator significantly reduces and thus contributes to the damping of subsynchronous oscillations in the system.

Die neue Dämpferwicklung weist eine Mehrzahl längsgerichteter Stäbe niedrigen Widerstands auf, die an ihren Enden miteinander verbunden sind, so daß sie eine Kurzschluß-Dämpferwicklung bilden. Die Stäbe erstrecken sich axial über die gesamte Länge des Rotors und in radialer Richtung oberhalb der Zylinderfläche des Rotors. Dabei erstrecken sich die Stäbe auch in Umfangsrichtung über einen beträchtlichen Bereich der Oberfläche. Die Stäbe bestehen aus einem Material niedrigen Widerstands mit ausreichender mechanischer Festigkeit wie einer Berylliumkupfer- oder AluminiumlegierungThe new damper winding has a plurality of longitudinal, low resistance bars that are connected to one another at their ends are connected so that they form a short-circuit damper winding. The rods extend axially over the entire length of the rotor and in the radial direction above the cylindrical surface of the rotor. The rods also extend over a circumferential direction considerable area of the surface. The rods are made of a material of low resistance with sufficient mechanical strength Strength like a beryllium copper or aluminum alloy

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und können in die Nuten des Rotors eingesetzt werden, um sowohl als Keile als auch als Dämpferstäbe zu dienen. Vorzugsweise werden längsverlaufende Stäbe auch im Bereich der Polflächen des Rotors angeordnet, so daß im wesentlichen die gesamte Rotorfläche abgeschirmt ist. Wegen der radialen Erstreckung der Dämpferstäbe oberhalb der Rotorfläche wird eine sehr wirksame Abschirmung erzielt, und induzierte Ströme werden von der Rotorfläche ferngehalten, während infolge des niedrigen Widerstands die in den Dämpferstäben selbst durch die induzierten Ströme hervorgerufene Erwärmung viel geringer als die Erwärmung ist, die durch äquivalente Ströme in der Rotorfläche hervorgerufen würde. Das neue Dämpfersystem schirmt somit den Rotor in wirksamer Weise ab, und es verringert die Gegenstrom-Erwärmung in starkem Maße, verglichen mit der Erwärmung, die bei herkömmlichen Dämpfersystemen auftritt, wobei der niedrige Widerstand der Dämpferanordnung zu^eich der Verringerung des negativen Widerstands (Gegenwiderstand) der Maschine dient. Es ist offensichtlich, daß die Dämpferanordnung sich in erster Linie für jeden dieser Anwendungszwecke auslegen läßt.and can be inserted into the grooves of the rotor to act as both wedges and damper bars. Preferably be longitudinal bars are also arranged in the region of the pole faces of the rotor, so that essentially the entire rotor face is shielded. Due to the radial extension of the damper rods above the rotor surface, a very effective shielding is achieved. and induced currents are kept away from the rotor surface, while due to the low resistance those in the Damper rods themselves caused by the induced currents heating is much less than the heating caused by equivalent Currents would be caused in the rotor surface. The new damper system thus shields the rotor in an effective manner, and it greatly reduces countercurrent heating compared to the heating that occurs with conventional damper systems, the low resistance of the damper assembly being too low Reduction of the negative resistance (counter resistance) of the machine is used. It is evident that the damper assembly can be designed primarily for each of these uses.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen;The invention is explained below on the basis of exemplary embodiments in conjunction with the associated drawing. In the Show drawing;

Fig. 1 perspektivisch eine Teilansicht eines Endes eines Rotors nach einem typischen Ausführungsbeispiel der Erfindung;Fig. 1 is a perspective partial view of one end of a rotor according to a typical embodiment of the Invention;

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Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch einen Rotor nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;Fig. 2 is a partial cross section through a rotor according to a further embodiment of the invention;

Fig. 3-5 Teilquerschnitte durch weiter abgewandelte Ausführungen der Erfindung; und3-5 partial cross-sections through further modified embodiments of the invention; and

Fig. 6 einen Teil-Längsschnitt durch ein Ende eines Rotors.6 shows a partial longitudinal section through one end of a rotor.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Turbinengenerator-Rotor 10 mit einem im wesentlichen zylindrischen Grundkörper 12r der aus der üblichen Stahllegierung hergestellt ist und längsverlaufende Nuten 14 aufweist. Die Nuten 14 sind in üblicher Weise als durch ungenutete Polflächen 16 getrennte Gruppen ausgebildet. In den Nuten 14 sind Wicklungs-Leiter 18 angeordnet, die so miteinander verbunden sind, daß sie konzentrische Wicklungen oder Spulen für die Erzeugung von Magnetpolen in den Polflächen 16 bilden. Die Leiter 18 können jeden üblichen oder gewünschten Aufbau haben, und ebenso kann jede gewünschte elektrische Schaltung Verwendung finden. Wie gezeigt, sind die Leiter 18 mit in Längsrichtung verlaufenden Kanälen 20 für die Umwälzung eines Kühlgases wie Wasserstoff versehen. Die Leiter 18 erstrecken sich über die Enden des Rotor-Grundkörpers 12 hinaus und in den Endbereichen in Umfangsrichtung, um die vollständigen elektrischen Wicklungen zu bilden. An den beiden Enden des Rotors 10 sind herkömmliche starke Stahl-Halteringe 22 angeordnet, um die Endwindungen der Wicklung abzustützen, und die Halteringe 22 können an dem Rotor-Grundkörper in jeder geeigneten Weise befestigt sein, etwa durch eine starkeIn detail, FIG. 1 shows a turbine generator rotor 10 with an essentially cylindrical base body 12 r which is made from the usual steel alloy and has longitudinal grooves 14. The grooves 14 are formed in the usual way as groups separated by ungroove pole faces 16. Winding conductors 18 are arranged in the slots 14 and are connected to one another in such a way that they form concentric windings or coils for the generation of magnetic poles in the pole faces 16. The conductors 18 can be of any conventional or desired configuration, and any desired electrical circuit can also be used. As shown, the conductors 18 are provided with longitudinal channels 20 for the circulation of a cooling gas such as hydrogen. The conductors 18 extend beyond the ends of the rotor base body 12 and in the end regions in the circumferential direction in order to form the complete electrical windings. Conventional strong steel retaining rings 22 are disposed at both ends of the rotor 10 to support the end turns of the winding, and the retaining rings 22 can be attached to the rotor body in any suitable manner, such as by a strong one

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Schrumpfpassung und einen Verriegelungskeil oder in jeder anderen gewünschten oder üblichen Weise.Shrink fit and a locking wedge or in each other desired or usual way.

Erfindungsgemäß ist eine verbesserte Dämpferwicklung vorgesehen, die eine Mehrzahl in Längsrichtung verlaufender Dämpferstäbe 24 aufweist. Wie mit Fig. 1 gezeigt, hat jeder der Dämpferstäbe 24 einen Keilabschnitt 26, der von einer Nut 14 aufgenommen und dort durch die üblichen Schultern 28 festgelegt werden kann, die die Nuten teilweise abschließen. Der Dämpferstab 24 hat einen Halsabschnitt, der durch die Nutöffnung ragt, und einen Dämpferabschnitt 30, der in der gezeigten Weise in radialer Richtung oberhalb der zylindrischen Fläche in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator ragt und sich vorzugsweise auch seitlich oder in Umfangsrichtung entsprechend Fig. 1 erstreckt, um einen nennenswerten Teil der Oberfläche des Rotors zwischen benachbarten Nuten zu bedecken. Die Dämpferstäbe 24 haben einen sehr niedrigen Widerstand, verglichen mit dem Widerstand des Stahls, aus dem der Grundkörper 12 hergestellt ist, und bestehen vorzugsweise aus einem Material wie einer Berylliumkupferlegierung oder einer Aluminiumlegierung, die einen niedrigen elektrischen Widerstand, aber eine genügend hohe mechanische Festigkeit aufweist, um die Leiter 18 bei hohen Drehzahlen in den Nuten halten zu können. Die Dämpferanordnung arbeitet besonders wirksam, wenn die radiale Erstreckung der Stäbe 24 über die Rotorfläche hinaus nicht geringer als die Eindringtiefe der oben erwähnten induzierten Gegenströme ist. Wegen der großen Luftspalte, wie sie in den großen Generatoren Verwendung finden, für die die Erfindung in erster Linie gedacht ist, kommt es zu keiner gegenseitigen Beeinträchtigung zwischen den Dämpfer-According to the invention, an improved damper winding is provided, which has a plurality of damper rods 24 extending in the longitudinal direction. As shown with FIG. 1, each of the damper bars 24 has a wedge portion 26 which can be received by a groove 14 and fixed there by the usual shoulders 28 that the Partially close the grooves. The damper rod 24 has a neck portion protruding through the groove opening and a damper portion 30, which in the manner shown in the radial direction above the cylindrical surface in the air gap between the rotor and Stator protrudes and preferably also laterally or in the circumferential direction 1 to cover a substantial part of the surface of the rotor between adjacent grooves. The damper rods 24 have a very low resistance compared to the resistance of the steel from which the base body 12 is made, and are preferably made of a material such as a beryllium copper alloy or an aluminum alloy, which has a low electrical resistance, but a sufficiently high mechanical strength to the conductor 18 at high To be able to keep speeds in the grooves. The damper assembly works particularly effectively when the radial extent of the Rods 24 beyond the rotor surface is not less than the penetration depth of the above-mentioned induced countercurrents. Because the large air gaps such as those used in large generators find, for which the invention is primarily intended, there is no mutual interference between the damper

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stäben und der Statorfläche. Wegen dieser großen Luftspalte sindrods and the stator surface. Because of these large air gaps

Verluste infolge
auch/Nuten-Welligkeitsspannungen vernachlässigbar, wenngleich flache Umfangsnuten in die Oberfläche der Stäbe geschnitten werden können, wenn dies als notwendig erachtet wird, um derartige Verluste zu verringern.Losses as a result
also / groove ripple stresses are negligible, although shallow circumferential grooves can be cut in the surface of the rods if deemed necessary to reduce such losses.

Die Stäbe können in den Nuten 14 angeordnet und dort durch geeignete Mittel festgelegt werden, etwa mittels eines flexiblen Rohrs, das in den Boden der Nut eingelegt und mit einem geeigneten Harz unter Druck gesetzt wird, nachdem die Stäbe in ihre Lage getrieben worden sind. Es kann jsde andere geeignete Einrichtung verwendet werden, um die Stäbe in die Nuten einzusetzen und dort festzulegen bzw. zu verspannen. Nach dem Einbringen der Stäbe in die Nuten in der beschriebenen Weise werden sie an ihren Enden elektrisch so miteinander verbunden, daß sie eine kurzgeschlossene Dämpferwicklung bilden. Das kann in jeder geeigneten Weise geschehen. Eine geeignete Ausführung ist mit Fig. 1 gezeigt, bei der die Stäbe eine beträchtliche Erstreckung in ümfangsrichtung haben, so daß in Nähe der einzelnen Enden der Stäbe Vorsprünge vorgesehen und unter Bildung elektrischer Verbindungen verschweißt oder hartgelötet werden können.The rods can be arranged in the grooves 14 and there by suitable Means are set, for example by means of a flexible tube that is inserted into the bottom of the groove and coated with a suitable resin is pressurized after the rods have been driven into place. Any other suitable facility may be used in order to insert the rods into the grooves and to fix or brace them there. After inserting the rods into the Grooves in the manner described, they are electrically connected to one another at their ends so that they are short-circuited Form damper winding. This can be done in any convenient way. A suitable embodiment is shown in FIG which the rods a considerable extension in the circumferential direction have, so that projections are provided in the vicinity of the individual ends of the rods and welded to form electrical connections or can be brazed.

Für ein Dämpfersystem entsprechend Fig. 1 induziert beim Auftreten von Gegen-Statorströmen infolge eines asymmetrischen Fehlers, wie das oben erläutert wurde, die zugehörige Flußwelle in den kurzgeschlossenen Stäben 24 niedrigen Widerstands zirkulierende Ströme, die ihrerseits Flüsse erzeugen, die dem Luftspaltfluß entgegengerichtet sind und diesen aufzuheben suchen. Die Rotorfläche undFor a damper system according to FIG. 1, induced upon occurrence of counter-stator currents due to an asymmetrical fault, as explained above, the associated flux wave in the short-circuited Rods 24 have low resistance circulating currents which in turn create flows that oppose the air gap flow and seek to cancel it. The rotor area and

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-zähne werden so durch die Dämpferstäbe gegenüber den Flüssen abgeschirmt, die sie sonst durchdringen und eine starke Erwärmung und Verluste hervorrufen würden. Die Dämpferstäbe haben einen niedrigen Widerstand, so daß die von den Strömen, die die Dämpferstäbe selbst durchfließen, hervorgerufene Erwärmung geringer als die Erwärmung ist, die durch in dem Stahl der Rotorzähne und des Rotor-Grundkörpers hohen Widerstands zirkulierenden äquivalenten Ströme hervorgerufen würden. Somit wird eine sehr wirksame Abschirmung gebildet, die die Temperatur der Rotorzähne und der Rotorfläche beim Auftreten von Gegenströmen infolge von Fehlerbedingungen erheblich herabsetzen, und der Läufer wird für solche Zustände oder Bedingungen gegen Schäden geschützt. Das einen niedrigen Widerstand aufweisende Dämpfersystem wirkt sich auch auf die Gegenstrom-Verlustkennwerte für den Ruhezustand günstig aus, verglichen mit einer massiven magnetischen Rotorfläche. Die Dämpferwicklung beeinträchtigt die Kühlung der Rotor-Leiter 18 nicht, die in jeder gewünschten Weise wie etwa durch Verwendung der längsverlaufenden Kühl-Kanäle 20 gekühlt werden können. Die Dämpferstäbe 24 können radiale Bohrungen an jeder gewünschten Stelle für den Umlauf von Gas durch diese aufweisen, so daß der Rotor gekühlt werden kann.- teeth are shielded from the rivers by the damper rods, which would otherwise penetrate them and cause severe heating and losses. The damper bars have one low resistance, so that that of the currents passing the damper rods flow through itself, caused heating is less than the heating caused by in the steel of the rotor teeth and the Rotor main body high resistance circulating equivalent currents would be caused. Thus it becomes a very effective shield which is the temperature of the rotor teeth and the rotor surface when countercurrents occur due to fault conditions and the runner will be protected from damage for such conditions or conditions. The one Low resistance damper system also has a beneficial effect on the countercurrent loss characteristics for the idle state compared to a massive magnetic rotor area. The damper winding affects the cooling of the rotor conductors 18 not which can be cooled in any desired manner, such as by using the longitudinal cooling channels 20. the Damper rods 24 may have radial bores at any desired location for the circulation of gas therethrough, so that the Rotor can be cooled.

Wie zuvor erwähnt, induzieren Gegenströme in der Oberfläche des Rotors umlaufende Ströme, so daß es wünschenswert ist, die Polflächen 16 des Rotors ebenso wie die genuteten Bereiche zu schützen. Das kann wie mit Fig. 2 gezeigt durch Anordnung von Dämpferstäben 34 geschehen, die ähnlich den zuvor erläuterten Dämpferstäben 24 ausgebildet sind und Befestigungsabschnitte 36 ähnlichAs previously mentioned, countercurrents induce revolving currents in the surface of the rotor, so it is desirable to have the pole faces 16 of the rotor as well as the grooved areas. This can, as shown in FIG. 2, by arranging damper rods 34 happen, which are designed similar to the previously explained damper rods 24 and fastening sections 36 similar

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die den Keilabschnitten 26 der Dämpferstäbe 24 haben,/jedoch eine kleinere Größe aufweisen, da sie nur das Gewicht der Dämpferstäbe 24 halten müssen. Die Dämpferstäbe 34 können an den Polflächen mittels flacher Nuten 38 gehalten werden, die die Befestigungsabschnitte 36 der Stäbe aufnehmen können, und die Dämpferstäbe können in den Nuten in der gleichen Weise wie die Dämpferstäbe 24 festgelegt werden. Wie mit Fig. 2 gezeigt, können die Dämpferstäbe 34 in gleicher Weise wie die Dämpferstäbe 24 eine Erstreckung in Umfangsrichtung haben, so daß die gesamte Fläche des Rotors sowohl im Bereich der Polflächen als auch im Bereich der Nuten im wesentlichen vollständig gegenüber nichtsynchronen Flüssen durch die Dämpfungsanordnung abgeschirmt ist. Das sorgt für eine sehr wirksame Abschirmung, da der durch die Gegenströme hervorgerufene Fluß daran gehindert wird, in die Rotorfläche einzudringen, und die Verluste infolge der umlaufenden Ströme auf die Dämpferstäbe beschränkt und infolge des niedrigen Widerstands der Dämpferwicklung weitgehend reduziert werden.which have the wedge sections 26 of the damper rods 24, / but are of a smaller size since they only support the weight of the damper rods 24 have to hold. The damper rods 34 can be held on the pole faces by means of shallow grooves 38, which can receive the fastening sections 36 of the rods, and the damper rods can be set in the grooves in the same way as the damper rods 24. As shown in FIG. 2, the damper bars 34 in the same way as the damper rods 24 have an extension in the circumferential direction, so that the entire surface of the rotor both in the area of the pole faces and in the area of the grooves essentially completely with respect to non-synchronous flows the damping arrangement is shielded. This ensures a very effective shielding, since the one caused by the countercurrents Flux is prevented from entering the rotor surface, and the losses due to the circulating currents on the damper bars limited and largely reduced due to the low resistance of the damper winding.

In einigen Fällen kann eine weniger weitgehende Abschirmung des Rotors annehmbar sein, um die Kosten der Dämpferwicklung zu verringern, wobei gleichzeitig die Rotortemperatur innerhalb eines sicheren Bereiches und beträchtlich unterhalb der Temperaturen gehalten wird, die beim Fehlen einer wirksamen Dämpferwicklung auftreten würden. Aus diesem Grunde kann ein Dämpferstab 40, wie er mit Fig. 3 gezeigt ist, verwendet werden. Der Dämpferstab 40 hat einen Keilabschnitt 42 ähnlich dem zuvor erläuterten Keilabschnitt 26 und erstreckt sich in radialer Richtung über die Oberfläche des Rotor-Grundkörpers hinaus, ohne jedoch seitliche oder in Um-In some cases, less shielding of the rotor may be acceptable to reduce the cost of the damper winding, while maintaining the rotor temperature within a safe range and well below the temperatures that would occur in the absence of an effective damper winding. For this reason, a damper rod 40, like him shown in Fig. 3 can be used. The damper rod 40 has a wedge section 42 similar to the previously discussed wedge section 26 and extends in the radial direction beyond the surface of the rotor base body, but without lateral or

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fangsrichtung zeigende Erstreckungen zu haben. Das hat den Vorteil, daß jegliche mechanische Probleme infolge des Überhängens der seitlichen Teile der Dämpferstäbe 24 der Fig. 1 eliminiert werden und außerdem erheblich weniger teure Legierung niedrigen Widerstands benötigt wird. Somit läßt sich auf diese Weise eine beträchtliche Verringerung der Kosten bei geringen Opfern an die Wirksamkeit der Abschirmung erzielen, da die Dämpferstäbe 40 in radialer Richtung über die Oberfläche des Rotors weit genug hinausragen, um eine Durchdringung der Rotorfläche durch den Hauptanteil des nichtsynchronen Flusses zu verhindern.to have extensions pointing in the direction of the catch. That has the advantage, that eliminates any mechanical problems due to the overhanging of the lateral portions of the damper rods 24 of FIG and also requires significantly less expensive low resistance alloy. Thus, in this way, a achieve a significant reduction in cost with little sacrifice to the effectiveness of the shield because the damper bars 40 in the radial direction protrude far enough beyond the surface of the rotor to allow the main part to penetrate the rotor surface to prevent the nonsynchronous flow.

Fig. 4 zeigt einen Dämpferstab 44 mit sich seitlich erstreckenden Bereichen 46, die gegenüber den Dämpferstäben 44 eine verringerte Dicke und eine geringere seitliche Breite haben. Fig. 5 zeigt etwa ähnliche Dämpferstäbe 48 mit seitlichen Bereichen 50, die verhältnismäßig schmal sind, so daß ein verhältnismäßig großer Abstand zwischen benachbarten Stäben eingehalten wird, wie sich das aus Fig. 5 ergibt. Die mit Fig. 4 und 5 gezeigten Dämpferstäbe zeigen Zwischenlösungen, bei denen die Abschirmung etwas ausgeprägter als bei Fig. 3 ist, so daß die Rotoroberflächentemperaturen wirksamer verringert werden, bei denen jedoch die mechanischen Probleme infolge der unabgestützten seitlichen Bereiche der Dämpferstäbe weniger schwerwiegend als bei den Dämpferstäben 24 der Fig. 1 sind und im übrigen in erheblichem Umfang Kosten eingespart werden können. Es ist offensichtlich, daß andere Ausführungen der Dämpferstäbe möglich sind und daß diese Dämpferstäbe jeweils nur in die Rotornuten entsprechend Fig. 1 oder sowohl in die Nuten als auch in die Polflächen entsprechend Fig. 2 eingesetzt4 shows a damper rod 44 with laterally extending regions 46 which are less than the damper rods 44 Thickness and a smaller lateral width. Fig. 5 shows approximately similar damper rods 48 with lateral areas 50 that are relatively narrow, so that a relatively large distance between adjacent bars is maintained, as is which results from FIG. 5. The damper bars shown with FIGS. 4 and 5 show intermediate solutions in which the shielding is somewhat more pronounced than in Fig. 3, so that the rotor surface temperatures are reduced more effectively, but in which the mechanical Problems due to the unsupported lateral areas of the damper rods are less severe than with the damper rods 24 1 are and, moreover, saved a considerable amount of costs can be. It is obvious that other designs the damper rods are possible and that these damper rods each only in the rotor grooves according to FIG. 1 or both in the Grooves and inserted into the pole faces as shown in FIG

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werden können.can be.

Wie oben erwähnt, müssen die Dämpferstäbe an ihren oder in Nähe ihrer Enden miteinander verbunden werden, um eine Kurzschluß-Dämpferwicklung zu bilden und einen Weg niedrigen Widerstands für die Ströme zu schaffen, so daß diese von den Halterungen an den Enden des Rotors ferngehalten werden. Eine Möglichkeit, dies zu verwirklichen, besteht entsprechend Fig. 1 darin, an den Stäben die Vorsprünge 32 für die gegenseitige Verbindung vorzusehen. Eine weitere Möglichkeit zur Verbindung der Stäbe zeigt Fig. 6, die sich in einigen Fällen als wünschenswert erweisen kann, insbesondere bei Verwendung nichtmagnetischer Halteringe oder von Dämpferstäben, die zwischen sich erhebliche Abstände aufweisen, wie das bei den Ausführungen nach Fig. 3, 4 bzw. 5 der Fall ist.As mentioned above, the damper bars must be connected together at or near their ends to form a short circuit damper winding and to create a low resistance path for the currents so that they can be removed from the brackets to the Ends of the rotor are kept away. One way of realizing this is, according to FIG. 1, on the rods to provide the projections 32 for the mutual connection. Another possibility for connecting the rods is shown in FIG may prove desirable in some cases, especially when using non-magnetic retaining rings or damper rods, which have considerable distances between them, as is the case with the embodiments according to FIGS. 3, 4 and 5, respectively.

So zeigt Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Endbereich eines Rotors, dessen Grundkörper 12 mit einem zugehörigen Wellenabschnitt 13 integral ist. Die Endbereiche der Leiter 18 ragen über die Nuten in dem Grundkörper 12 hinaus, erstrecken sich im Endbereich in ümfangsrichtung und werden durch die Halteringe 22 abgestützt. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, erstrecken sich die Dämpferstäbe 52, die jeder der mit Fig. 1-5 veranschaulichten Ausführung entsprechen können, in Längsrichtung zu dem Ende des Rotor-Grundr körpers 12 und unter den Haltering 22. Ein Kurzschlußring 54 aus Kupfer oder einem anderen Material niedrigen Widerstands ist in die Innenfläche des End-Halterings 22 eingesetzt und so angeordnet, daß er alle Dämpferstäbe 22 umgibt und dabei an diesen angreift, so daß sie im Bereich ihrer Enden elektrisch miteinander verbundenThus, FIG. 6 shows a longitudinal section through the end region of a rotor, its base body 12 with an associated shaft section 13 is integral. The end portions of the ladder 18 protrude over the Grooves in the base body 12 extend in the end region in the circumferential direction and are supported by the retaining rings 22. As can be seen from Fig. 6, the damper rods 52 extend, which correspond to each of the embodiment illustrated with Figs. 1-5 can, in the longitudinal direction to the end of the rotor base body 12 and under the retaining ring 22. A short-circuit ring 54 from Copper or other low resistance material is inserted into the inner surface of the end retainer ring 22 and arranged so that that it surrounds all the damper rods 22 and thereby engages them so that they are electrically connected to one another in the region of their ends

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werden. Der Haltering 22 kann durch die übliche Schrumpfpassung oder in anderer Weise festgelegt werden, so daß er einen zuverlässigen Sitz hat und den Kurzschlußring 54 in sicherem und wirksamem Kontakt mit den Dämpferstaben 52 hält.will. The retaining ring 22 can be fixed by the usual shrink fit or in some other way so that it has a reliable fit and the short-circuit ring 54 in a safe and effective manner Contact with the damper rod 52 holds.

Die Erfindung stellt damit ein verbessertes Dämpfersystem für große Turbinengenerator-Rotoren zur Verfügung, die die Rotorfläche und die Zahnenden ebenso wie die Wicklungen wirksam gegenüber induzierten Strömen abschirmt, die sonst zu übermäßiger Erwärmung führen würden. Die neue Dämpferwicklung macht es daher möglich, auch mit Maschinen, die noch größere Abmessungen als die z. Z. gebauten haben, den laufenden Anforderungen für den Betrieb unter Gegenstrom-Fehlerbedingungen zu genügen. Die neue Dämpferanordnung hat insofern auch weitere Vorteile, als sie die Maschine gegenüber nachteiligen Auswirkungen jeglicher nichtsynchroner Flüsse schützt, die etwa beim Verlust des Feldes oder unter sonstigen Bedingungen auftreten können. Die Dämpferstäbe schützen außerdem die Feldwicklung und die Erregersysteme gegenüber Spannungen und Strömen, die infolge nichtsynchronen Betriebs oder Systemstorungen induziert werden. Außerdem führt die Anordnung eines wirksamen Dämpfersystems sowohl in der direkten als auch den dazu senkrechten Achsen zu einer verbesserten dynamischen Stabilität und dazu, das Nachlaufen zwischen Generatoren desselben Systems zu verringern. Die Käfiganker-Dämpferwicklung verringert außerdem in starkem Maße pulsierende Wellen-Drehmomente infolge ungleichmäßiger Belastungen oder sonstiger Störungen.The invention thus provides an improved damper system for large turbine generator rotors available, which the rotor surface and effectively shields the tooth ends as well as the windings from induced currents which would otherwise lead to excessive heating would lead. The new damper winding therefore makes it possible, even with machines that are even larger than that z. Z. built to meet the ongoing requirements for operation under countercurrent fault conditions. The new damper arrangement also has other advantages in that it makes the machine less synchronous with respect to the adverse effects of any Protects rivers that may occur when the field is lost or under other conditions. Protect the damper bars In addition, the field winding and the excitation systems against voltages and currents that result from non-synchronous operation or system malfunctions are induced. In addition, the arrangement leads an effective damper system in both the direct and the perpendicular axes to an improved dynamic Stability and to reduce the lag between generators of the same system. The cage armature damper winding is reduced in addition, strong pulsating shaft torques as a result of uneven loads or other disturbances.

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Die Dämpferwicklung kann, wie oben erwähnt, in erster Linie für die Abschirnwirkung ausgelegt werden, um die Möglichkeit einer gefährlichen überhitzung unter fehlerhaften Bedingungen zu verringern, oder aber sie kann in erster Linie als Wicklung mit niedrigem Widerstand ausgelegt werden, um den negativen Widerstand (Gegenwiderstand) des Generators zu verringern und so damit beizutragen, die auf das System, mit dem die Maschine verbunden ist, einwirkenden subsynchronen Oszillationen zu dämpfen. Unter einigen Bedingungen kann es natürlich wünschenswert sein, die Dämpferwicklung so auszugestalten, daß sie so weit wie möglich beide Wirkungen hat.As mentioned above, the damper winding can primarily be used for the shielding effect can be interpreted to reflect the possibility of a to reduce dangerous overheating under faulty conditions, or it can be designed primarily as a low resistance winding to avoid negative resistance (Counter-resistance) of the generator and thus contribute to the system to which the machine is connected is to dampen acting subsynchronous oscillations. Of course, under some conditions it may be desirable to design the damper winding so that it has both effects as far as possible.

Patent claims;

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Claims

Claims ι

1. Dynamo-electric machine, the rotor of which has groups of slots separated by pole faces, in which windings for generating magnetic poles are accommodated in the pole faces, characterized by being in the axial direction of the rotor (10) and in the radial direction above the circumferential surface of the rotor extending damper rods (24; 34; 40; 44; 48) low resistance, which in the region of their Ends are electrically connected to each other.

2. Dynamoelectric machine according to claim 1, characterized in that that at least some of the damper rods (34) are arranged in the pole faces (16).

3. Dynamoelectric machine according to claim 2, characterized in that that others of the damper rods (24; 40; 44; 48) are held in the grooves (14).

4. Dynamoelectric machine according to claim 3, characterized in that that in the grooves (14) wedge sections (26; 42) for holding the windings and the damper rods are arranged.

5i dynamo-electric machine according to claim 4, characterized in that that further damper rods are arranged on the pole faces (16) and means for fixing them in Have relationship to the pole faces.

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6. Dynamo-electric machine according to one of claims 1-5, characterized in that the damper rods (24; 34; 44; 48) extends in the circumferential direction over the surface of the rotor base body (12) extend and have a distance from one another over their entire length.

7. Dynamoelectric machine according to claim 6, characterized in that the damper rods are arranged in the grooves and on the pole faces (16) and thereby shield substantially the entire surface of the rotor base body (12).

8. Dynamo-electric machine according to one of claims 1-7, characterized in that each damper rod (24) has projections (32) in the region of its ends over the adjacent ones Damper rods (24) are electrically connected to one another.

9. Dynamoelectric machine according to claim 8, characterized by retaining rings (22) attached to the ends of the rotor base body (12) to support the end areas of the windings, under which the longitudinal damper rods (52) extend with mutual electrical connection.

10. Dynamoelectric machine according to claim 9, characterized in that that on the inside of the retaining rings (22) a short-circuit ring (54) is arranged, which with the in the longitudinal direction extending damper rods (52) is in electrical connection.

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