DE2605593B2 - Supraleitende Erregerwicklung für den Läufer eines Turbogenerators - Google Patents

Supraleitende Erregerwicklung für den Läufer eines Turbogenerators

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Heinrich 4640 Wattenscheid Küter
Erich 4330 Mülheim Weghaupt
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Description

Die Erfindung betrifft eine supraleitende Erregerwicklung im Läufer eines Turbogenerators, bei dem die aus mehreren übereinanderliegenden, direkt gekühlten Leitern gebildeten Wicklungsspulen in Nuten eines Wicklungsträgers festgelegt sind.
Eine derartige Wicklung ist Gegenstand des älteren Patents 25 03 428. Dabei besteht die Wicklungsspule einer Nut aus mehreren Teilspulen, deren Leiter zum Ausgleich der konisch zulaufenden Nut jeweils gleiche Querschnittsflächen mit sich von Teilspule zu Teilspule ändernden Profilformen aufweisen. Hierbei ergibt sich durch die hohe magnetische Feldstärke im Bereich der unteren Leiter durch das hohe Gleichfeld, das sich durch die Wicklung aufbaut, eine unterschiedliche Strombelastbarkeit der einzelnen Leiter. Die Leiter der Wicklung weisen somit verschiedene Sicherheiten gegen das auch mit Quenchen bezeichnete Umschlagen des Supraleiters zum Normalleiter auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Erregerwicklung zu schaffen, deren Leiter eine möglichst gleichmäßige Sicherheit gegen das Umschlagen des Supraleiters zum Normalleiter aufweisen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die im unteren Teil der Nut liegenden Leiter einer Spule einen größeren Querschnitt aufweisen als die im oberen Teil der Nut liegenden Leiter.
Durch diese Vergrößerung des Leiterquerschnittes für die unteren Leiter wird somit die max. Strombelastung reduziert, wodurch ein Belastungsausgleich für die höhere Feldbelastung geschaffen ist. Die Leiter der Erregerwicklung weisen demzufolge eine gleichmäßige Sicherheit gegen das Umschlagen des Supraleiters zum Normalleiter auf.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen supraleitenden Erregerwicklung, bei welcher die Nut im unteren Teil abgestuft ist und eine geringere Breite aufweist als im oberen Teil, ist dadurch
ι gekennzeichnet, daß die Leiter geringeren Querschnittes im oberen Teil der Nut einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und flach übereinanderliegend eingebaut sind und daß die Leiter größeren Querschnittes im unteren Teil der Nut ebenfalls einen rechteckigen
ίο Querschnitt aufweisen und hochkant übereinander eingebaut sind. Durch die angenähert gestufte Parallelnut, die aus der GB-PS 14 09 450 an sich bekannt ist, wird eine günstige Dimensionierung der Nutzähne mit einer ausreichenden Zahnbreite auch am Nutgrund
! i ermöglicht Insbesondere ermöglicht aber eine gestufte Parallelnut, in welche die Leiter geringeren Querschnittes flach und die Leiter größeren Querschnittes hochkant eingebaut sind, eine sichere Festlegung sämtlicher Leiter in der Nut in Verbindung mit einer
so optimalen Ausnutzung des vorhandenen Nutquerschnittes. Ferner besteht die Spule nunmehr aus zwei Leiterprofilen, so daß die Zahl der erforderlichen Leiterverbindungen erheblich herabgesetzt ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der
?) erfindungsgemäßen supraleitenden Erregerwicklung, bei welcher in jeder Nut zwei Isolierstoffplatten angeordnet sind, die auf den den Leitern zugewandten Flächen zu den Leitern offene, axial verlaufende Kühlkanäle aufweisen, ist dadurch gekennzeichnet, daß
χι in jede Nut zwei Spulenseiten und in der Nutmitte zwischen den beiden Spulenseiten die beiden Isolierstoffplatten und eine verspannende Keilplatte eingesetzt sind. Die bereits in dem älteren Patent 25 03 428 vorgeschlagenen Isolierstoffplatten mit axialen Kühlka-
S) nälen werden nunmehr also in die Nutmitte eingesetzt und mit Hilfe einer Keilplatte verspannt. Hierdurch ergibt sich eine äußerst günstige Anordnung der Kühlkanäle, die insbesondere auch bei einer abgestuften Parallelnut als Nutform anwendbar ist. Außerdem
w ermöglicht die Keilplatte eine einfache und sichere Verspannung der Leiter in tangentialer Richtung.
Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt
4r> dabei einen Querschnitt durch eine Nut mit einer supraleitenden Erregerwicklung.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind in die Nut 1 zwei Spulenseiten 2 und 3 mit je einer Reihe übereinanderliegender Leiter eingewickelt. Wegen der
r)(i hohen magnetischen Feldstärken im unteren Teil der Nut weisen die dort liegenden Leiter 4 einen größeren Querschnitt auf als die Leiter 5 im oberen Bereich der Nut 1, so daß die spezifische Strombelastung der unteren Leiter 4 erheblich geringer ist als im oberen Teil. Um jedoch eine Querschnittsvergrößerung der Gesamtzahl der Leiter und damit eine Vergrößerung der Nut zu vermeiden, ist es auch möglich, die spezifische Strombelastung im oberen Teil der Nut durch entsprechende Querschnittsverminderung der Leiter 5 zu erhöhen. Um zusätzlich eine optimale Dimensionierung der Nutzähne 6 auch im Bereich des Nutgrundes zu erhalten, sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die jeweils rechteckigen Querschnitt aufweisenden Leiter 5 im oberen Teil der Nut 1 flach übereinanderliegend und die Leiter 4 im unteren Teil der Nut hochkant übereinander angeordnet. Dadurch ergibt sich eine Nut mit abgestuften Nutflanken und einer geringen Nutbreite im unteren Bereich, so
daß noch eine ausreichende Zahnbreite am Nutgrund ermöglicht wird.
Wegen der abgestuften Form der Nutflanken erfolgt die Kühlung der einzelnen Leiter zweckmäßigerweise auf der Innenseite der Spulen 2 und 3. Dan sind in der > Nutmitte zwei Platten 7 und 8 aus Isolierstoff eingeschoben, die durch einen Keil 9 gegen die Spulenseiten gepreßt werden. Die Hauen 7 und 8 weisen auf ihren, den Leiter 4 und 5 zugewandten Seiten axiale und zu den Leitern offene Kanäle 10 auf, durch die ι ο ein Kühlmittel in Form von flüssigem Heüum strömt und für eine ausreichende Kühlung und Temperaturhaltung der Supraleiter sorgt
Wie bereits vorgeschlagen ist, wird die Wicklung nach dem Einwickeln in die Nut getränkt und ausgehärtet, ir> wofür zunächst anstelle der mit den Kühlkanälen 10 versehenen Isolierstoffplatten 7 und 8 glatte Stahlplatten eingebaut sind, die dann durch di« Kühlkanal- und Keilpiatten ersetzt werden. Die einzelnen Nuten werden dann durch Nutkeile 11 verschlossen: die eigentliche Abstützung der Wicklung gegen die Fliehkraft übernimmt ein außen auf den Läufer aufgeschrumpften Tragzylinder 12.
Mit der beschriebenen Ausbildung der Wicklungsleiter und deren Anordnung in der Nut ist somit eine Optimierung der supraleitenden Erregerspulen auch im Hinblick auf die Unterbringung der Kühlkanäle und die Dimensionierung der Nutzähne erreicht. Gleichzeitig ergibt sich eine max. elektrische Ausnutzung der Supraleiter unter Berücksichtigung der örtlich auf eine Leitergruppe wirkenden magnetischen Feldstärke.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Supraleitende Erregerwicklung im Läufer eines Turbogenerators, bei dem die aus mehreren übereinanderliegenden, direkt gekühlten Leitern gebildeten Spulen in Nuten eines Wicklungstragzylinders festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die im unteren Teil der Nut (1) liegenden Leiter (4) einer Spule (2,3) einen größeren Querschnitt aufweisen als die im oberen Teil der Nut (1) liegenden Leiter (5).
2. Supraleitende Erregerwicklung nach Anspruch 1, bei welcher die Nut im unteren Teil abgestuft ist und eine geringere Breite aufweist als im oberen Teil, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (5) geringeren Querschnittes im oberen Teil der Nut (1) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und flach übereinanderliegend eingebaut sind und daß die Leiter (4) größeren Querschnittes im unteren Teil der Nut (1) ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und hochkant übereinander eingebaut sind.
3. Supraleitende Erregerwicklung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher in jeder Nut zwei Isolierstoffplatten angeordnet sind, die auf den den Leitern zugewandten Flächen zu den Leitern offene axial verlaufende Kühlkanäle aufweisen, -dadurch gekennzeichnet, daß in jede Nut (1) zwei Spulenseiten {2, 3) und in der Nutmitte zwischen den beiden Spulenseiten (2,3) die beiden Isolierstoff platten (7,8) und eine verspannende Keilplatte (9) eingesetzt sind.
DE2605593A 1976-02-12 1976-02-12 Supraleitende Erregerwicklung für den Läufer eines Turbogenerators Expired DE2605593C3 (de)

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