DE69009575T2 - Vorrichtung zur Kühlung von Ständerwicklungsstäben elektrischer Maschinen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kühlen von Ständerwicklungsstäben elektrischer Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren, die längliche Metallrohre aufweist, welche im Inneren von Röbel-Stäben oder zwischen Röbel- Stäben angeordnet sind und in die an einem Ende ein Kühlgas eingespeist wird.
• Es sind Kühleinrichtungen solcher Stäbe bekannt, die aus Metallrohren bestehen, welche im Inneren von Stäben oder zwischen zwei Stäben angeordnet sind und die an einem Ende ein Kühlgas, Luft oder ein anderes Gas zugeführt erhalten, während sie am anderen Ende an einen Auslaß für das Kühlgas angeschlossen sind. Letzteres strömt also im Inneren des Rohres von einem Ende zum anderen. Diese Rohr besitzen die Gesamtlänge der Röbel-Stäbe, einschließlich der Stirnverbindungen.
• In Anbetracht der linearen Druckverluste in den Rohren muß das Kühlgas mit einem recht hohen Druck umgepumpt werden, was mehrere Verdichtungsstufen erfordert. Dies macht die Belüftungsanlage zum Kühlen der Stäbe kompliziert.
• Die Druckschrift EP-A-0 172 397 beschreibt ein indirekt wirkendes Kühlsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Druckschrift US-A-2 664 512 beschreibt eine weitere Kühleinrichtung mit Austrittsöffnungen des Kühlelements.
• Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine gute Kühlung der Ständerwicklungsstäbe zu gewährleisten, ohne jedoch die Anwendung mehrstufiger Ventilatoren zu erfordern.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung zum Kühlen von Ständerwicklungsstäben, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
• Weiter weist die Erfindung mindestens eines der nachfolgenden Merkmale auf:
• - Die Metallrohre sind in einem bestimmten Abstand zu beiden Seiten der Auslaß- oder Einlaßöffnung(en) für das Kühlgas abgeschnitten, und zwischen die Rohrlängen sind zu beiden Seiten der Öffnung(en) Platten und Tafeln U-förmigen Querschnitts aus elektrisch isolierendem Material angeordnet, wobei die U-förmigen Tafeln mit Höckern zur Einhaltung ihres Abstands versehen sind.
• - Die Metallrohre sind an den Flanken der Röbel-Stäbe oder an den radialen Enden derselben angeordnet.
• Nachfolgend werden beispielshalber und unter Bezugnahme auf die schematischen Figuren der beigefügten Zeichnung eine bekannte Kühleinrichtung (Figur 1) und erfindungsgemäße Kühleinrichtungen für Turbogeneratoren (Figuren 2 bis 9) beschrieben.
• Figur 1 gemäß dem Stand der Technik stellt Kühlrohre dar, die in der Mitte eines Röbel-Stabes angeordnet sind.
• Figur 2 zeigt ein Kühlrohr gemäß der Erfindung und seine Eingänge und Ausgänge für das Kühlgas.
• Figur 3 zeigt zwei Stäbe mit nebeneinander montierten Kühlrohren sowie den benachbarten magnetischen Kreis.
• Figur 4 stellt Kühlrohre an den Flanken entsprechender Röbel-Stäbe dar.
• Figur 5 stellt Kühlrohre dar, die an den radialen Enden der Röbel-Stäbe angeordnet sind.
• Figur 6 zeigt eine Auslaßöffnung für das Kühlgas.
• Figur 7 ist ein Schnitt entlang der Linie VII-VII der Figur 6.
• Figur 8 ist ein Schnitt entlang der Linie VIII-VIII der Figur 6.
• Figur 9 stellt eine U-förmige Tafel aus isolierendem Material dar, die der Bildung der Leckleitung an einem Einlaß- oder Auslaßkanal für das Kühlgas dient.
• Gemäß Figur 1 sind die Kühlrohre 2 quadratischen oder rechteckigen Querschnitts in der Mitte eines Röbel-Stabes 1 angeordnet, der mit einer Isolation 3 umgeben ist. Die Rohre 2 sind untereinander und in Bezug auf das Kupfer des Stabes isoliert. Sie sind in üblicher Weise im Bereich eines der Wickelköpfe auf das Potential des Kupfers gelegt. Die Rohre bestehen aus einem einzigen Stück mit einer dem Stab entsprechenden Gesamtlänge einschließlich seiner Stirnverbindungen. Die Luft oder jedes andere Kühlgas dringt im Bereich des Wicklungskopfes in ein Ende des Stabes ein, strömt durch die Rohre und tritt dann am anderen Ende des Stabes aus. In Anbetracht der linearen Druckverluste in den Rohren erfordert diese Kühlung die Verwendung eines unter Druck stehenden Gases sowie den Einsatz von Ventilatoren, die das Gas auf einen hohen Druck bringen, im allgemeinen eines Ventilators mit mehreren Stufen.
• Figur 2 stellt ein Kühlrohr einer Einrichtung gemäß der Erfindung dar. Das Rohr ist in vier Abschnitte 9, 11, 12, 10 unterteilt, die durch drei Einlaß- oder Auslaßlücken 6, 7, 8 für das Kühlgas getrennt sind.
• Das Kühlgas wird durch die Enden 4 und 5 des Rohres und durch die mittlere Lücke 6 eingespeist und durch die Lükken 7, 8 ausgelassen, wie die Pfeile zeigen.
• Da auf diese Weise der Druckverlust zwischen einem Eingang und einem Ausgang herabgesetzt wird, kann man ein nicht verdichtetes Kühlgas verwenden, das durch Ventilatoren üblichen Typs in Bewegung versetzt wird.
• Anstatt das Rohr in Stücke zu teilen, die durch Lücken voneinander getrennt sind, kann man durchgehende Rohre verwenden, die an Einlaß- und Auslaßpunkten mit Öffnungen versehen sind. Die Anzahl der Rohrabschnitte bzw. der Öffnungen bei einem einzelnen Rohr kann der Länge der Stäbe angepaßt werden.
• Figur 3 stellt einen Axialschnitt zweier Stäbe dar, die mit benachbarten Kühlrohren ausgerüstet sind, welche mit Einlaßöffnungen 4, 5 an ihren Enden und 6 in ihrer Mitte für das Kühlgas und mit Auslaßöffnungen 7, 8 für das Gas versehen sind, wobei diese Öffnungen in Durchgangskanäle 14, 15, 16 münden, die durch den magnetischen Kreis 13 zur Außenseite des magnetischen Kreises verlaufen.
• Figur 4 zeigt eine Variante, bei der die Kühlrohre, wie etwa 17, 18, 19, 20, die in Abschnitte unterteilt oder mit Gaseinlaß- oder -auslaßöffnungen versehen sind, an den Flanken eines Stabes 1 im Inneren einer Isolation 3 angeordnet sind.
• Gemäß einer weiteren in Figur 5 dargestellten Variante sind die Rohre 21, 22, 23, 24 an den radialen Enden eines Stabes 1 angeordnet.
• Anstatt die Rohre in Höhe der Einlaß- und Auslaßkanäle für das Kühlgas abzuschneiden, kann man zur Verkleinerung der Größe der Eingangs- und Ausgangslüftungslöcher für das Gas im Inneren des magnetischen Kreises im Bereich dieser Einlässe und Auslässe Abführungsleitungen einrichten, wie in den Figuren 6 bis 9 dargestellt ist. Figur 6 zeigt in Abwicklung eine Gaseinlaß- oder -auslaßöffnung 25, die durch eine Zwischenwand 25A in zwei Hälften unterteilt ist. Die Längen des Rohres 2 sind in einem bestimmten Abstand von der Öffnung 25, d.h. in einem Abstand L vom Rand der Öffnung, Abführungsleitung genannt, abgeschnitten. In die die Längen voneinander trennende Lücke sind U-förmige Teile 27 aus elektrisch isolierendem Material und diesen gegenüberliegend Platten 26 ebenfalls aus isolierendem Material eingesetzt. Die U-förmigen Teile sind mit Höckern wie etwa 30 und mit gezackten Seitenkanten 28, 29 zu deren Verbindung mit den Enden der Rohrlängen 2 versehen.

Claims (3)

1. Einrichtung zum Kühlen von Röbel-Stäben (1) der Ständerwicklung elektrischer Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren, die längliche Metallrohre (2) aufweist, die mit Kühlgas gespeist werden, wobei die Rohre eine Länge besitzen, die der Gesamtlänge jedes der Stäbe (1) einschließlich seiner Stirnverbindungen entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Rohre an ihren beiden Enden (4, 5) mit dem Kühlgas gespeist werden,

- die Rohre aus mindestens vier Längen (9, 10, 11, 12) bestehen, die durch mindestens drei Öffnungen (6, 7, 8) begrenzt sind, wobei die mittlere Öffnung (6) eine Eingangsöffnung für das Kühlgas ist, während die beiden anderen Öffnungen (7, 8), die jeweils zwischen einem Ende (4, 5) und der mittleren Öffnung (6) angeordnet sind, Auslaßöffnungen für das Kühlgas sind.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallrohre (2) in einem bestimmten Abstand zu beiden Seiten der Ausgangs- oder Eingangsöffnung(en) (25) für das Kühlgas abgeschnitten sind und daß zwischen die Rohrlängen zu beiden Seiten der Öffnung(en) Platten (26) und Tafeln U-förmigen Querschnitts (27) aus elektrisch isolierendem Material angeordnet sind, wobei letztere mit Höckern (30) zur Einhaltung ihres Abstands versehen sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die länglichen Metallrohre (17, 18, 19, 20; 21, 22, 23, 24) an den Flanken der Röbel-Stäbe oder an deren radialen Enden angeordnet sind.