DE3050139C2 - Olgek}hlter St{nder eines Generators - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen ölgekühlten Ständer eines
Generators, dessen Blechpaket öldicht gekapselt ist und
eine Wicklung aus durch Zwischenlagen voneinander iso
lierten, in Nuten des Blechpakets eingesetzten und ver
keilten Hochspannungsleiterstäben aufweist, wobei die
Wicklung aus zwei in Reihe liegenden Teilwicklungen aus
gebildet ist.
Ein derartiger ölgekühlter Ständer eines Generators ist
aus der GB-PS 15 30 897 bekannt. Die Leiterstäbe sind
bei dieser bekannten Konstruktion im Bereich des Blechpa
kets bzw. im Bereich der Nuten mit einem Isolierfaden
schneckenförmig umwickelt. Auf diese Weise bildet sich
für die beiden parallel verlaufenden Leiterbereiche ein
Schneckengang. Beide Leiterbereiche mit Isolierschnecke
sind durch eine Distanzfolie voneinander getrennt. Mit
Hilfe der schneckenartig verlaufenden Isolierfäden werden
Schneckenkanäle mit Kühlöl gebildet.
Aus der DE-PS 7 24 113 ist ein Ständerblechpaket eines
Wechselstromgenerators mit einer Nut bekannt, in der in
radialer Richtung übereinanderliegend einzelne Leiter an
geordnet sind, die alle einen runden Querschnitt aufwei
sen und von einer Isolierung umgeben sind. die Stärke
der Isolierung nimmt in radialer Richtung nach außen hin
zu.
Aus der DE-PS 7 00 930 ist ein Gummischutz für Leiterstäbe
bzw. Spulen elektrischer Hochspannungsmaschinen bekannt,
wobei die Leiter mit einer normalen Isolierung umgeben
sind, die im Bereich des Austritts aus dem Blechpaket mit
einem Glimmschutz umgeben ist. Außerhalb des Blechpakets
ist die normale Isolierung mit leitenden Einlagen verse
hen, die konzentrisch zum eigentlichen Leiter angeordnet
sind.
Aus der DE-AS 27 21 905 ist ein Linearmotor bekannt, bei
dem die einzelnen Wicklungsstränge der Wicklung aus elek
trischen Kabeln bestehen, die vor ihrer Einbringung in die
Nuten des Stators einer vorgefertigten Wicklung verformt
und untereinander verbunden sind.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,
einen ölgekühlten Ständer eines Generators der angegebenen
Gattung zu schaffen, in welchem die Wicklungen in Nuten
des Eisenkörpers so angeordnet sind, daß der Isoliermate
rialaufwand sowie der Raumbedarf der elektrischen Stirn
verbindungen reduziert wird. Auch soll eine höhere Betriebs
sicherheit der Ständerwicklung des Generators in den Stirn
zonen infolge einer erheblichen Verringerung der Anzahl der
Stirnverbindungen der Wicklungen erzielt werden.
Ausgehend von dem ölgekühlten Ständer eines Generators der
eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Hochspannungsleiterstäbe der einen
Teilwicklung zusätzliche Isolierhülsen aufweisen, deren
Innenflächen hohle, öldurchströmte Vorsprünge tragen, wo
bei die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen mit
einem ausgehärteten Kunstharz kompoundiert sind, und
daß der den Nutenteil des Blechpakets überragende Teil jeder
Isolierhülse einen zylindrischen Abschnitt und einen zum
Ende hin kegelig verjüngten Abschluß aufweist, in wel
chem letzteren potentialsteuernde, leitende Schichten
vorgesehen sind.
Die erfindungsgemäße Konstruktion führt zu einer beträcht
lichen Einsparung an Elektroenergie und Verlängerung von
Reparaturintervallen, was sich auf eine höhere betriebssi
cherheit der Ständerwicklung des Generators in den Stirn
zonen infolge einer erheblichen Verringerung der Anzahl
der Stirnverbindungen der Wicklung zurückführen läßt.
Darüber hinaus wird der Verbrauch an Isoliermaterial we
sentlich reduziert und ferner werden die Abmessungen der
Stirnzonen des Ständers des Generators wesentlich vermin
dert, was auch zu einer Verminderung des Aufwands an Kon
struktionsstahl für das Gehäuse des Ständers des Genera
tors mit sich bringt.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs
beispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen ölgekühlten
Ständer eines Generators mit Merkmalen nach der Erfindung,
Fig. 2 einen elektrischen Schaltplan der Ständerwick
lung des Generators,
Fig. 3 eine Ansicht einer in Fig. 1 dargestellten
Baugruppe M in Pfeilrichtung N mit Merkmalen nach der Erfindung; und
Fig. 4 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie IV-IV nach Fig. 3.
Der Ständer des Generators enthält ein Gehäuse I
(Fig. 1), innerhalb dessen ein Blechpaket 2 aus ge
schachteltem Blech mit Nuten 3, ein ölabscheidender, an
der Innenfläche des Blechpakets 2 anliegender Isolierzy
linder 4 und eine Wicklung 5, aus in die Nuten 3 einge
lassene Hochspannungsleiterstäben 6 untergebracht sind.
Die Wicklung 5 (Fig. 2) ist dreiphasig aus zwei Teil
wicklungen 7 A , 7 B , 7 C und 8 A , 8 B , 8 C ausgeführt, die in Punk
ten 9, 10, 11 in Reihe geschaltet sind. Die Punkte A, B, C
stellen Anschlüsse des Ständers des Generators dar.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht einer Baugruppe M nach Fig. 1
in Pfeilrichtung N, wo zwei benachbarte Nuten 3 des Stän
ders des Generators dargestellt sind. In jeder Nut 3 lie
gen vier Hochspannungsleiterstäbe 6 der Wicklung 5.
Die
Teilwicklungen 7, 8 sind durch eine ölabscheidende Zwi
schenlage 12 getrennt.
Die zwischen dem Grund 13 der Nut 3 und der ölab
scheidenden Zwischenlage 12 liegenden Hochspannungsleiterstäbe 6 bil
den die Teilwicklung 8 (Fig. 2) und sind in zusätzlichen Isolierhülsen
14 (Fig. 3) mit an deren Innenfläche vorhandenen hohlen
Vorsprüngen 15 angeordnet. In einem durch die zwei be
nachbarten hohlen Vorsprünge 15, die Innenfläche der Isolierhül
se 14 und die Oberfläche des Hochspannungsleiterstabes 6 gebildeten Raum
ist eine härtbare Kunstharzmasse untergebracht. Die Isolierhülsen
14 sind voneinander durch eine Zwischenlage 17 und vom
Grund 13 der Nut 3 durch eine Zwischenlage 18 getrennt.
Die zwischen der ölabscheidenden Zwischenlage 12 und
einem Keil 19 liegenden Hochspannungsleiterstäbe 6 bilden die Teil
wicklung 7 (Fig. 2) und sind voneinander durch eine Zwi
schenlage 20 (Fig. 3) und vom Keil 19 durch eine Zwischen
lage 21 getrennt.
Der Nutenteil des Ständers des Generators über
ragende Teil jeder Isolierhülse 14 (Fig. 4) enthält einen
zylindrischen Abschnitt 22 und einen durch leitende Schichten
24 verstärkten kegeligen Abschluß 23 vorgegebener
Größe, die einheitlich ausgeführt sind.
Die leitenden Schichten 24 können aus Folie, Metallgit
ter oder durch Aufdampfung eines leitenden Materials
hergestellt werden.
Zur Erhöhung der elektrischen Festigkeit der Konstruk
tion des Ständers des Generators außerhalb seines Nuten
bereiches sind die Hohspannungsleiterstäbe 6 der Teilwicklungen 7 (Fig. 2)
und 8 durch eine ölabscheidende Barriere 25 (Fig. 4) ge
trennt.
In der vorliegenden Ausführungsform des Ständers des
Generators stellen die Hochspannungsleiterstäbe 6 der Wick
lung 5 zylindrische (ein- oder mehrschichtige) Hochspan
nungskabel dar.
Die Teilwicklungen 7 (Fig. 2) und 8 liegen in Reihe,
weshalb auf jede von ihnen eine Hälfte der Phasenspannung
V 1/2 entfallen wird, was es gestattet, die Isolierdicke
der Leiterstäbe 6 (Fig. 3) um das Zweifache zu
reduzieren.
Führen die Windungen der Teilwicklung 7 (Fig. 2)
bezüglich eines Punktes X mit einem Nullpotential eine
Spannung in Grenzen von 0 bis V 1/2, so führen die Windungen
der Teilwicklung 8 bezüglich des Punktes X eine Spannung
in Grenzen von V 1/2 bis V 1.
Da die Isolation der Teilwicklung 8 nur für eine Span
nung V 1/2 ausgelegt ist, ist sie von der Fläche mit einem
Nullpotential zusätzlich zu isolieren, weshalb die Hochspannungs
leiterstäbe 6 (Fig. 3) in dieser Teilwicklung 8 im Nutenteil
des Ständers des Generators in den Isolierhülsen 14 unter
gebracht werden. Die leitenden Schichten 24 (Fig. 4) gestatten
es, ein schwach inhomogenes elektrisches Bild zu erzeugen,
was notwendig ist, um einen elektrischen Überschlag zwi
schen den aus den kegeligen Abschlüssen 23 der Isolierhülsen
14 hervortretenden Elementen der Teilwicklung 8 und den
am nächsten liegenden metallischen Stellen des Ständers
des Generators unmöglich zu machen.
Infolge der Anwendung der zusätzlichen Isolierhülsen 14 entfällt ei
ne Gehäuseisolation für sämtliche Elemente der Ständer
wicklung, d. h. es ergibt sich eine erhebliche Einsparung
an Isoliermaterial.
Eine doppelte Verringerung der Isolierschichtdicke
gestattet es, sich nur auf eine Außenkühlung der Kabel zu
beschränken. Hierbei nimmt die Durchlauflänge für ein
Kühlöl sehr stark ab. Das Kühlöl durchfließt
Parallelwege gleicher Länge, die gleich einer Axiallänge
des Generators ist, während bei einer Innenkühlung die
Durchlauflänge für das Kühlöl ungefähr der Axiallän
ge des Generators, multipliziert mit einer Anzahl von
hintereinander gekühlten Kabelabschnitten, gleich ist,
was es gestattet, die Anzahl von Einlaufstellen für das
Kühlöl, also die Anzahl der Stirnverbindungen, stark
herabzusetzen. So kann eine Phase der Ständerwicklung
des Generators mit einem Kabel mit nur einer oder zwei
Stirnverbindungen gewickelt werden. Dies führt zu einer
wesentlichen Vereinfachung der Montage der Ständerwick
lung des Generators, weil eine beträchtliche Quote des
Arbeitsaufwandes auf die Montage und Lötung der Stirn
verbindungen, besonders bei einer Hochspannung in der
Ständerwicklung des Generators, entfällt, wo jede Stirn
verbindung eine Kupplung darstellt. Darüber hinaus steigt
die Betriebssicherheit des Generators wesentlich an, denn
Beschädigungen treten mit der größten Wahrscheinlich
keit an den Lötstellen auf.
Die Erfindung gestattet es, die Herstellungskosten
für die Ständer zu senken, den Materialaufwand bei deren
Fertigung zu verringern und die Zuverlässigkeit der Ge
neratoren zu erhöhen.
Die Erfindung kann bei der Herstellung von Leistungs
generatoren, darunter Turbogeneratoren für Wärme- und
Atomkraftwerke, verwendet werden.
Claims (6)
- Ölgekühlter Ständer eines Generators, dessen Blech paket öldicht gekapselt ist und eine Wicklung aus durch Zwischenlagen voneinander isolierten, in Nuten des Blechpakets eingesetzten und verkeilten Hoch spannungsleiterstäben aufweist, wobei die Wicklung aus zwei in Reihe liegenden Teilwicklungen ausgebil det ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsleiterstäbe (6) der einen Teilwicklung zusätzliche Isolierhülsen (14) aufweisen, deren In nenflächen hohle, öldurchströmende Vorsprünge (15) tra gen, wobei die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen mit einem ausgehärteten Kunstharz kompoundiert sind, und daß der den Nutenteil des Blechpakets überragende Teil jeder Isolierhülse (14) einen zylindrischen Abschnitt und einen zum Ende hin kegelig verjüngten Abschluß ( 23) aufweist, in welchem letzteren potentialsteuern de, leitende Schichten (24) vorgesehen sind.
- 2. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lei tenden Schichten (24) aus einer Folie hergestellt sind.
- 3. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Schichten (24) aus einem Metallgitter ausgeführt sind.
- 4. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Schichten (24) durch Aufdampfung eines leitenden Materials ausgeführt sind.
- 5. Ständer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsleiterstäbe (6) der einen Teilwicklung (8) in den Nutenhülsen (14) zwischen dem Grund (13) der Nut (3) und der Zwischenlage (12) untergebracht sind.
- 6. Ständer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die öldichte Kapselung zur Ständerbohrung hin durch einen an der Innenfläche des Blechpakets anliegenden Isolierzylinder gebildet ist.
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