DE6601565U - Kuehlanordnung fuer fluessigkeits-, vorzugsweise wassergekuehlte dynamoelektrische maschinen - Google Patents

Description

KühlanOrdnung für flüssigkeits-, vorzugsweise wassergekühlte dynamoelektrische Maschinen

Die Neuerung "bezieht sich auf eine Kühlanordnung für flüssigkeits-. vorzugsweise wassergekühlte dynamoelektrische Maschinen, "bei denen das Kühlmittel auf der einen Maschinenstimselte as den Wickelkopf as der Stäsdsrwioklssg sa- und die Durchführungen und ggf. Ringleitungen an der anderen Maschinenstirnseite angeordnet sind. Bei flüssigkeits-, vorzugsweise wassergekühlten dynamoelektrischen Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren, ist zumindest die Ständerwicklung über den

660156

PLA 66/1780

Wicklungsköpfen zugeordnete Anschlußstellen an ein Kühlsystem angeschlossen. Es ist hierbei notwendig, nicht nur die Ständerwicklung mit Wasser zu kühlen, - die Kühlung des Rotors erfolgt entweder auch mit Wasser oder in konventioneller Weise mittels durch die Maschine geblasenen Kühlgases - sondern auch die Durchführungen und Ringleitungen, welche ebenso wie die Wicklung erheblichen elektrischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt sind.

Bei einer bekannten Anordnung, bei welcher das Kühlwasser auf der einen Maschinenstirnseite an den Wickelköpfen der StänderwickiUBg äü- bzw. abgeleitet wird, sind die an der anderen Maschinenstirnseite angeordneten Durchführungen über gesonderte

I Zuleitungen an das Hauptkühlsystem angeschlossen. Dies erfordert

eineu erheblichen Aufwand an KühileitüBgsläüge.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kühlanordnung jH für flüssigkeitsgekühlte dynamoelektrische Maschinen der ein-

■ gangs genannten Art demgegenüber den Aufwand an Kühlmittelzu- und

I ' -ableiirungen für die Durchführungen zu reduzieren und eine wirkf eame, raumsparende Kühlung zu erzielen. Neuerungsgemäß wird

I die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß durchführungsseitig

I die bei einer Schleifenwicklung offenen, d. h. nicht einer ge-

I schlossenen Schleife angehörenden Stäbe paarweise als Kühl-

t mittelzu- und -ableitung mit ihren Kühlkanälen über Yerbindungs-

P leitungen in Reihe zu Kühlkanälen der Durchführungen geschaltet

I sind. Hierdurch ergibt sich eine erhebliche Reduzierung der

I - 2 -

PLA 66/1780

KUhlmittelzu- und. ableitungen für die Durchführungen unter Einsparung von gesonderten Kühlmittel-Querverbindungen für die Ständerwicklung.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei den mit den Durchführungsleitern elektrisch zu verbindenden Wicklungsstäben die jeweiligen hohl ausgebildeten Ringleitungsstücke als mitgekühlte Verbindungsleitungen für das Kühlmittel mitbenutzt sind, wobei die nicht an die Durchführungsleiter angeschlossenen, über Ringleitungen miteinander elektrisch zu verbindenden Stäbe als Kühlmittelzu- und -ableitung lediglich für die zwischen ihnen liegenden Ringleitungen dienen.

Bekanntlich weisen elektrische Maschinen mit Schleifenwicklung an der einen Maschinenseite Ringleitungen auf, um die erforderlichen Querverbindungen innerhalb der Wicklung zu bewirken. Diese Querverbindungen sind bei einer Wellenwicklung nicht erforderlich, jedoch müssen auch bei einer Wellenwicklung bestimmte Wicklungsstäbe an die Durchführungen angeschlossen werden. GemäS eines weiteres Gedanken schlägt die !Teuerung deshalb vor, das erläuterte Kühlprinzip auch auf dynamoelektrische Maschinen mit Wellenwicklung anzuwenden, derart, daß die mit den Durehführungsleitem elektrisch, zu verbindenden Stäbe bzw. Spulen paarweise als Kühlmlttelzu- und -ableitungen für die Durchführungskühllranäle benutzt sind.

In der Regel halben Turbogeneratoren, um die erforderlichen elektrischen Schaltungen der Staänäerwioklung zu realisieren, sechs Durch.—

PLA 66/1780

führungen, welche mit bestimmten Wickltmgs stäben elektrisch verbunden sind. Pur eine solche Anordnung wird als bevorzugte Ausführungsform vorgeschlagen, daß je zwei als Kühlmittels!}- und ableitungskanäle dienende offene Stäbe in Reihe mit den Kühlkanälen von je zwei Durchführungen geschaltet sind. Hierbei kann sowohl eine Reihen- als auch eine Parallelschaltung der beiden Durchführungen eines Durehführuagspaares hinsichtlich, ihrer Kühlkanäle von Vorteil sein, wöbe." bei einer Parallelschaltung der dem Kühlmittel entgegengesetzte Strömungswiderstand naturgemäß kleiner ist.

Um eine besonders wirksame Kühlung zu bewirken, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das Kühlmittel die Durchführungen in zwei gegenläufigen Strömungen, vorzugsweise in zwei durch eise axiale Trennwand gegeneinander abgeleiteten Rohrteilen, insb. Rohrhälften, unter Timspülung des elektrischen Leiters gegenläufig durchströmt.

Weitere Vorteile und Merkmale sowie die Wirkungsweise der Neuerung t

werden im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele darstellenden ' Zeichnung erläutert» Es zeigen:

Eigur 1 eine Abwicklung der Ständerwicklung eines Turbogenerators I im Ausschnitt, aus der die prinzipielle Anordnung der Ständerwicklung mit den nach außen herausgeführten Wicklungsteilen erkennbar ist;

L-

PL* 66/1780

Figur 2 den Axialschnitt sines iEurbogenerators in vereinfachter Darstellung unter Fortlassung der für das Verständnis der Heuertrag nicht erforderlichen Teile?

Figur 3 in schematiseher Darstellung eine andere Verbindungsmögliohkeit für den Kühlkreislauf der Durchführungen. j

Wie aus Figur 1 ersichtlich, sind den einzelnen Schleifen der Ständerwicklung W eines Turbogenerators an der einen Maschinenstirnseite die Kühlflüssigkeitszu- und -ableitungen 1, 1¹ derart zugeordnet, daß der einen Art von Schleifen S₁ (Zuleitungsschleifen) die Kühlflüssigkeit zugeführt und den zu diesen Schleifen S₁ jeweils benachbarten Schleifen S₂ (Ableitungsschleifen) die Kühlflüssigkeit entnommen wird. Die an den Zuführungsstellen 1 zugeführte Kühlflüssigkeit gabelt sich » wie ersichtlich - in die beiden Spulenhälften 2 und 3 auf, wobei der besseren Übersichtlichkeit wegen jeweils der Stab für die Spulenhälfte 2 mit einer ausgezogenen Linie und der Stab für die Spulenhälfte 3 mit einer strichpunktierten Linie dargestellt ist. Nach Verfolgung der Linien 2_t 3 ist erkennbar, daß die Kühlflüssigkeit von der Spulenhälffce 2 in die zugehörige Spulenhälfte 2¹ einer Ableitungsschleife S₂ und von der Spulenhälfte 3 la £ie entsprechende Spulenhälfte 3' einer anderen Ableitungsschleife S₂ geleitet wird, von wo sie über die Ableitungsstellen 1¹ der Wioklung W wieder entnommen werden kann. Mit 1 η bis 30 η sind die die Spulenseiten 2,3,2·,3' usw. aufnehmenden Nuten am inneren Ständerumfang bezeichnet.

6601065

" " ····■·· «· ·· _pLA 66/1780 ~t j

Mit X,T,Z sowie U,V,W sind die Ansehlußpuakte für die aus Pig. 1 nicht näher ersichtlichen Durchführungen bezeichnet, wobei zu dem Anschlußpunkt TT der Stab 4 und zu dem Anschlußpunkt X der Stab 5 geführt ist. Zwischen den Anschlußpunkten JJ und X ist eine isolierende Verbindungsleitung 6 zur Rückführung des Kühlmittels von Stab 4 in Stab 5 smgeordnet, so daß also auch hinsichtlich der Stäbe 4 und 5 eine geschlossene Kühlmittelschleife gebildet ist. Die Stäbe 7 und 7¹ sind nicht an die Durchführungen angeschlossen; vielmehr ist in an sich bekannter Weise zwischen ihnen eine elektrische Verbindung 8 in Porm einer Ringleitung angeordnet, welche vorteilhafterweise ebenfalls dazu dient, die Kühlmittelschleife für die Stäbe 7 und 7' zu schließen.

Eine vorteilhafte konstruktive Ausführung des Kühlmittelschaltprinsips nach Pigur 1 ist aus Pigur 2 ersichtlich, welche einen Turbogenerator zeigt: Mit der in ein Ständerblechpaket 9 eingelegten Wicklung W, einem Gehäuse 10 sowis einem an den Lagern 11a, 11b an beiden Enden gelagerten Rotor 12, welcher an der Ttirbinenseite TS mit einem im geschlossenen Kreislauf Kühlgas axial fördernden, mehrstufigen Gebläse 13 versehen ist. Zur Wasserkühlung der Ständerwicklung wird das von einer nicht dargestellten Kühlanlage geförderte Wasser über die Zuleitung 14 Sammelleitungen 15 zugeführt, von wo das Wasser über Verbindungsschläuche 16 und Anschlußstücke 17 in die Ständerwicklung gepumpt wird. Es durchströmt hiernach, wie anhand der Pigur 1 erläutert, jeweils Ober- und Unterstäbe der Wicklung, wird über Anschlußstücke 17 der Wicklung wieder entnommen und über Ableitungssammelleitungen 15' der Ableitung 14' zugeführt, wie es aus der turbinenseitigen linken Hälfte TS der Pigur 2 im einzelnen hervorgeht.

PLA 66/1780

Auf der anderen MaschinenStirnseite (Erregerseite ES) sind die Durchführungen D₁ und D₂ (Phase X - U) mit ilirem äußeren Mantel isolierend in entsprechende Durchgangsbohrungen des Gehäuses 10 eingesetzt. Die Durchführungsleiter sind gemäß Schaltschema nach Pig. 1 mit den offenen Wicklungsstäben elektrisch leitend über Ringleitungen R und Dehnungsbänder 18 sowie Rohrstücke 18¹ verbunden, Hoch je zwei weitere, entsprechend angeschlossene Durchführungspaare D^, D. und Br, Dg (aus Pig. 3 ersichtlich) sind unter dem Durchführungspaar D₁, D₂ angeordnet (Phasen Y-V, Z-W). Die Ringleitungen R sind in an sich bekannter Weise über Haltestücke 19 und Spannbolzen 20 am Ständerblechpaket 9 bzw. Gehäuse 10 befestigt Von den offenen Stäben ist nun erfindungsgemäß jeweils über Aneohlußstücke 17 des Kühlmittel über Verbindungsleitungen, und zwar im vorliegenden Pail über die schon genannten elektrisch leitenden Ringleitungen R und Rohrstücke 18' sowie über isolierende, elastische Schlauchstücke 21a, 21, 21b in Reihe zu Kühlkanälen 22 der Diarchführungspaare D₁, D₂ geschaltet. Wie die Pfeile 23 zeigen, ist hierbei der Weg des Kühlmittels folgender: Über Stab 4a, Anschlußstück 17, Rohrstück 18', Ringleitung R₁, weiteres Rohrstück 18', Schlauchstück 21a, Kühlkanäle der Durchführung D₁, Schlauch 21, Kühlkanäle 22 der Durchführung D₂, Schlauchstück 21b, Rohrstüek 18', Ringleitung R₂, Rohrstück 18¹. Anschlußstück 17 zu dem an einer anderen TJmfangsstelle angeordneten Stab 5a. Entsprechendes gilt für die weiteren Durchführungspaare D,, D. und D^, Dg.

Da die Wicklungsstäbe 4 mit den Durchführungen elektrisch zu verbinden sind, ist es vorteilhaft, die jeweiligen hohl ausgebildeten Ringleitungsstücke R, R₁, R₂ als mitgekühlte Verbindungsleitungen

— 7 —
6015 öS

I t I

( t t

PM 66/1780

für das Kühlmittel mitzubenutzen.

Vorteilhaft ist es auch,, um eine besonders wirksame Kühlung der innerhalb der Durchführunges B^ bis Dg liegender! elektrischen Leiter 24 zu bewirken, wenn - wie mit den Pfeilen 23 angedeutet das Kühlmittel die Durchführungen in zwei gegenläufigen Strömun-

gen, vorzugsweise in zwei durch eine axiale Trennwand gegenein- |

ander abgeteilten Rohrhälften unter TJmspülung der elektrischen \ Leiter 24 durchströmt. Zweckmäßigerweise kann die Trennwand zu- ^; mindest teilweise von einem elektrischen Leiter gebildet sein, d. h. zur Führung des elektrischen Stroms mit herangezogen werden. Bei gegenläufiger Kühlmittelströmung ist es zweckmäßig, die isolierende Kühlmittelverbindungsleitung 21 innerhalb des Gehäuses an den den Wicklungsköpfen zugewandten Enden der Durchführungen D^ bis Dg anzuordnen. Werden dagegen die Du chführungen vom Kühlmittel ΏΰΓ in eiser Richtung durchströmt, so ist es zweckmäßig, die Verbindungsleitung zwischen den beiden Durchführungen - wie durch die gestrichelten Linien 21' angedeutet - außerhalb des Gehäuses 10 anzuordnen. Zweckmäßig wird die elektrische Verbindung zwischen den Ringleitungen R, 1L·, R^ ^¹³^ <*en Durchf ührungsleitern 24 über die Wärmedehnungen aufnehmenden gewellten Dehüungsbänder bzw. -laschen 18 bewirkt, hingegen der Kühlmittelansehluß über isolierende, reichlich bemessene (durchhängende) lBschluBstucke 21a. Es ist hierdurch bei Relativdehnungen der miteinander zu verbindenden Teile auf Grund elektrischer, thermischer oder mechanischer Beanspruchungen eine in jedem 3?alle sicher, elektrische sowie Kühlmittelleitungs-Yerbindung gewährleistet.

Ui

66/1780

Es versteht sich, daß die neuerungsgemäße KUhlungsanOrdnung unabhängig davon anwendbar ist, ob nun pro Wicklungsschleife lediglich ein Anschlußstück für das Kühlmittel 17 - wie dargestellt ~ oder aber gesonderte AnSchlußstücke für Ober- und ünterstäbe Verwendung finden.

Ebenso läßt sich die Kühlungsanordnung nicht nur mit einer Reihenschaltung der Kühlmittelkanäle der jeweiligen Durchführungei D₁, D₂; D,, Di usw., wie in Figur 2 dargestellt, verwirklichen, sondern z.B. auch mittels einer Parallelschaltung der Kühlkanäle eines einem Stabpaar zugeordneten Durchführungspaares, wie es schematisch, in Pigur 5 äargesxeili ist, wotIü anhand des Durehführungspaares D₁, Dg gezeigt ist, daß das Kühlmittel von einem Wicklungsstab 4-a kommend sowohl den Kühlkanälen der Durchführung B₁ als auch des^ssijgss dar Tta-rAfc-fühining 2^ zugeleitet (VerbindungsleittiBgeB 27, 28) und von den beiden Durchführungen über Verbindungsleitungen 29, 30 zum anderen Wicklungsstab 5a zurückgeleitet wird.

3 Figuren
11 Ansprüche

Claims (11)

Schutzan pprüche

1. Kühlanordnung für flüssigkeits-, vorzugsweise wassergekühlte dynamoelektrische Maschinen, bei denen das Kühlmittel auf der einen Maschinenstirnseite an den Wickelköpfen der Ständerwicklung zu- bzw. abgeleitet wird und die Durchführungen und ggf. Ringleitungen an der anderen MaschinenStirnseite angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß durchführungsseitig die bei einer Schleifenwicklung offenen, d. h. nicht einer geschlossenen Schleife angehörenden Stäbe (4» 5) paarweise als Kühlmittelzu- und -ableitung mit ihren Kühlkanälei über Verbindungsleitungen (R₁JIe*, 21a, 21,21b) in Reihe zu Kühlkanälen (22) der Durchführungen (D₁ bis Dg) geschaltet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den mit den Durchführungsleitern (D₁ bis Dg) elektrisch zu verbindenden Wicklungsstäben die jeweiligen hohl ausgebildeten Ringleitungsstücke (R) als mitgekühlte Verbindungsleitungen für das Kühlmittel mitbenutzt sind, wobei die nicht an die Durchführungsleiter angeschlossenen, über Ringleitungen (8) miteinander elektrisch zu verbindenden Stäbe (7,7') als Kühlmittelzu- und -ableitung lediglich für die zwischen ihnen liegenden Ringleitungen dienen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, insb. für dreiphasige Turbogeneratoren mit sechs Durchführungen (D₁....Dg), dadurch gekennzeichnet, daß je zwei als Kühlmittelzu- und -ableitungskanäle dienenden Wicklungsstäbe (4,5) in Reihe mit den Kühlkanälen

- 10-

660 ί oo

C* * k

tob ;je zwei Durchführungen (TJ, X) geschaltet sind.

4. Anordnung nach Ansprach 3- dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführungen eines einem Stabpaar zugeordneten Durchführungspaares mit ihren Külilkanälen hintereinander geschaltet sind (Pig. 2).

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchfiinxungen eines einem Stabpaar zugeordneten Durchführungspaares mit ihren Kühlkanälen parallel geschaltet sind (Eig. 3).

6. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel die Durchführungen (D₁ bis Dg) in zwei gegenläufigen Strömungen, vorzugsweise in zwei durch eine axiale Trennwand gegen einander abgeteilten Rohrteilen, insbesondere Rohrhälften, unter "ümspülung des elektrischen Leiters gegenläufig durchströmt.

7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle der kühlungsmäßig zu dem jeweiligen Stabpaar in Reihe liegenden Durchführungspaare über isolierende Kühlleitungsstücke bzw. 21') miteinander verbunden sind.

8. Anordnung nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlleitungsstücke (21) innerhalb des Gehäuses an den den Wicklungsköpfen zugewandten Enden der Durchführungen angeordnet sind.

9. Anordnung üäüu Asspruoh. 7 tait nur in einer Richtung vom Kühlmittel durchströmten Durchführungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlleitungsstücke (21') zwischen den nach außen ragenden Durchftihrungsenden angeordnet sind.

10. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß j die elektrische Verbindung der Durchfiihrungsleiter mit den j ihnen zugeordneten Ringleitungsstücken über Wärmedehnungen auf- ! nehmende Dehnungsbänder "bzw. -laschen (18) und der Kühlmittel- _t

; anschluß üher isolierende, reichlich bemessene (durchhängende) ^Schlauchstücke erfolgt,

11. Anwendung des Kühlprinzips nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der folgenden Ansprüche auch auf dynamoelektrische Maschinen mit Wellenwicklung, derart, daß die mit den Durchführungsleitern (D.. bis Dg) elektrisch zu verbindenden Stäbe bzw. -spulen paarweise als Kühlmittelzu- und -ableitungen für Durchführungskanäle benutzt sind.

- Ii-