DE746126C

DE746126C - Stand winding for high-voltage alternating current machines, especially multi-phase alternating current machines

Info

Publication number: DE746126C
Application number: DES124927D
Authority: DE
Inventors: John F Calvert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1935-11-13
Filing date: 1936-11-12
Publication date: 1944-06-10
Also published as: US2095790A

Description

Ständerwicklung für Hochspannüngswechselstrommaschinen, insbesondere Mehrphasenwechselstrommaschinen Bei dem Bau von _ großen Mehrphasenwechselstrommaschinen hat sich herausgestellt, daß Spannungen von 16 500 bis 24 000 Volt vom .Gesichtspunkt der Isolierung und des Baues des Generators am wirtschaftlichsten sind. Generatoren, die für wesentlich höhere Spannurigen entworfen werden, fallen größer im Durchmesser, länger und teurer aus als Generatoren, die für die wirtschaftlichste Spannung gebaut werden. Indessen treten an den Schaltgeräten, den Kabeln und den Gerüsten der Zentralen bei starken Wechselströmen Schwierigkeiten auf, die die Anwendung von solchen Generatoren großer Leistung wünschenswert erscheinen läßt, die für hohe Spannungen von 27 6oo bis 33 000 Volt oder darüber bewickelt sind.Stator winding for Hochspannüngswechselstrommaschinen, particularly multi-phase AC machines in the construction of large _ multi-phase alternating current machines it has been found that stresses are 16,500 to 24,000 volts from .Gesichtspunkt the isolation and the construction of the generator most economical. Generators that are designed for much higher voltages are larger in diameter, longer and more expensive than generators that are built for the most economical voltage. However, difficulties arise on the switchgear, the cables and the frameworks of the control centers in the case of strong alternating currents, which makes the use of such generators of high power appear desirable, which are wound for high voltages of 27,600 to 33,000 volts or more.

Lange Erfahrung mit Generatoren, die mit Glimmer in den. Nuten isoliert sind, hat bewiesen, daß diese Isolation sehr sicher ist. Auch sind Mittel entwickelt worden, um die Wickelköpfe so zu stützen und zu isolieren, daß die Isolation an diesen Stellen den sie beanspruchenden Spannungen standhalten kann.Long experience with generators using mica in the. Grooves isolated has proven that this isolation is very safe. Means are also developed to support and isolate the winding heads so that the insulation is on these points can withstand the stresses they place on them.

Indessen besteht bei Hochspannungsmaschinen eine ernste Gefahr durch das Auftreten von Glimmfeuer, das bei der normalen Betriebsspannung- niedriggehalten werden muß, weil es in einer luftgekühlten Maschine Stickstoffoxyd erzeugt, das besonders ungünstig für Maschinen ist, die eine Umlaufkühlung besitzen. Bei solchen Maschinen verbleibt das Stickstoffoxyd, dauernd in dem geschlossenen Luftraum in Gegenwart eines außerordentlich hohen Betrages von Feuchtigkeit, wodurch seine Konzentration wächst und schwache Säuren erzeugt werden, die die Flügel des Lüfters angreifen und die organische Isolation an den Wickelköpfen, den Phasenverbindungsringen oder Gruppenverbindern und den Stützgliedern zerstören. Das Glimmfeuer muß infolgedessen nicht nur bei normaler Betriebsspannung niedriggehalten werdet, es ist auch sehr erwünscht, es bei der vorgeschriebenen hohen Prüfspannung zu vermeiden, insbesondere bei Maschinen, die für äußerst -hohe Spannungen entworfen werden. Bei solchen Spannungen -ist es besonders schädlich, weil es bestrebt ist, sich zusammenzuziehen und in einem Punht zu konzentrieren, so daß beträchtlicher Schaden entstehen kann, wenn Glimmfeuer in dem Augenblick vorhanden ist, in dem die Prüfspannung angelegt wird.Meanwhile, there is a serious danger due to high voltage machines the occurrence of glow fire, which is kept low at normal operating voltage because it produces nitric oxide in an air-cooled machine, which is particularly unfavorable for machines that have circulation cooling. In such The nitrogen oxide remains permanently in the closed air space in machines Presence of an extraordinarily high amount of moisture, reducing its concentration grows and produces weak acids that attack the blades of the fan and the organic insulation on the winding heads, the Phase connection rings or destroy group connectors and support members. The glowing fire must as a result Not only is it kept low at normal operating voltage, it is also very low desirable to avoid it at the prescribed high test voltage, in particular on machines designed for extremely high voltages. With such tensions -It is especially harmful because it tends to contract and be in focus on a punht so that considerable damage can occur if Glow fire is present at the moment in which the test voltage is applied.

Es sind bereits Mittel entwickelt worden, um das Entstehen von Glimmfeuer an den geraden. Teilen der Spulenseiten zu verhindern, wo die Spulenisolation mit dem Eisen der Ständernuten in Berührung kommt. Diese Stelle war früher die Hauptquelle von Glimmfeuer, das aber durch Überziehen der Isolation der Spulenseiten mit halbleitendem Material ausgeschaltet wurde. Wenn dieser äußere Überzug über die Wickelköpfe ausgebreitet würde, könnte das Glimmfeuer-Problem dort auch gelöst werden. Es wäre dann aber nötig, die Isolation der Stirnverbindungen so wirksam wie die der geraden Spulenseiten zu machen. Das ist jedoch schwierig, weil der Umriß der Spulenseiten es erschwert, die Isolation frei von Luftblasen anzubringen. Daher hat man davon abgesehen, die isolierenden Bewicklungen in den Stirnverbindungen so zuverlässig in bezug auf die Beanspruchung zu machen wie die Isolation an den in den Nuten liegenden Spulenseiten. Somit ist es erforderlichy Isoliermaterial für die Abstandstücke und für die Halteglieder der Endrverbindungen ,zu gebrauchen.Means have already been developed to prevent glow fire from occurring on the straights. Prevent splitting the coil sides where the coil insulation is with comes into contact with the iron of the stator slots. This place used to be the main source from glowing fire, but by coating the insulation of the coil sides with semiconducting Material has been turned off. When this outer coating is spread over the winding heads the glowing fire problem could be solved there too. But then it would be necessary, the insulation of the end connections is as effective as that of the straight coil sides close. However, this is difficult because the outline of the coil sides makes it difficult to apply the insulation free of air bubbles. Therefore one has to refrain from the insulating windings in the end connections so reliable with respect to the To make stress like the insulation on the coil sides lying in the grooves. Thus, insulating material is required for the spacers and for the support members of the end connections.

Es hat sich herausgestellt, daß es möglich ist, Glimmfeuer an den Endverbindungen 'hei den bisher gebräuchlichen normalen Spannungen durch geeignete Mittel dadurch auszuschalten, daß die Endverbindungen in geeignetem Abstand angeordnet werden, daß die äußerst widerstandsfähige Nutenisolation abgestuft wird und daß die Spannungsbeanspruchungen geeignet auf die Stellen der Wickelköpfe verteilt werden, die den Nuten am nächsten liegen.It has been found that it is possible to attach glowing fires to the End connections are called the normal voltages used up to now by means of suitable Eliminate means by arranging the end connections at a suitable distance that the extremely resistant slot insulation is graded and that the tension loads are appropriately distributed to the locations of the winding heads, that are closest to the grooves.

Bei höheren Spannungsbeträgen indessen, insbesondere aber bei der vorgeschriebenen Prüfspannung, haben sich Schwierigkeiten mit Glimmfeuer an den Stirnverbindungen normaler Maschinen ergeben, die mit gewöhnlicher Zweischichtwicklung ausgeführt waren. Bei einer Zweischichtwicklung werden vorgeformte Spulen verwendet, und eine Seite jeder Spule wird an den Grund ihrer Nut gelegt. Dieses Verfahren wird mindestens um einen Teil der Maschine herum fortgesetzt, ehe die zweite Spulenseite irgendeiner Spule in ihre Nut gelegt wird, so daß eine Seite jeder Spule auf dem Grund ihrer Nut liegt und die andere Spulenseite an der Nutöffnung oder in einer zylindrischen Fläche in einer anderen radialen Tiefe als die erste Spulenseite. Diese Art der Wicklung ist die bevorzugte Art, die möglichst -angewendet wird, weil sie gestattet, die Spulen leicht in die Nuten einzulegen und weil sie kompakte Wicklungsköpfe ergibt. Sie führt aber zu Schwierigkeiten bei Maschinen, die größer als die normalen sind, und insbesondere bei Prüfspannungen, denen die Maschinen ausgesetzt werden müssen, bevor sie in Gehrauch gznommen werden dürfen.At higher voltages, however, but especially with the prescribed test voltage, have difficulties with glowing fire on the End connections of normal machines result in those with normal two-layer winding were executed. In a two-layer winding, pre-formed coils are used, and one side of each coil is placed at the bottom of its groove. This method continues around at least part of the machine before the second side of the spool any coil is placed in its groove so that one side of each coil is on the The reason for their groove is and the other side of the coil is on the groove opening or in one cylindrical surface at a different radial depth than the first side of the coil. This type of winding is the preferred type, which is used as much as possible because it allows the coils to be easily inserted into the slots and because they have compact winding heads results. But it leads to difficulties with machines that are larger than normal ones and especially in the case of test voltages to which the machines are exposed must before they can be ingested.

Außer der Zweischichtwicklung ist auch eine sogenannte Einschichtwicklung bekannt, bei der alle Spulenseiten in: derselben radialen Tiefe in den verschiedenen Nuten liegen und in einer einzigen zylindrischen Lage angeordnet sind. Diese Art von Wicklung ist gewählt worden, wenn die Zahl der Spulenseiten kleiner gehalten werden soll, um die Spannung der Wicklung zu vermindern. Sie hat aber den Nachteil erhöhter Herstellungskosten für die Arbeit beim Zusammensetzen der Spulen und etwas unförmige -Endverbindungen in der fertigen Maschine; dazu kommen größere Polflächen- und andere Eisenverluste, insbesondere bei einer Sehnung, die von der vollen Teilung erheblich abweicht.In addition to the two-layer winding, there is also a so-called single-layer winding known, in which all coil sides in: the same radial depth in the different Grooves lie and are arranged in a single cylindrical layer. This kind of winding has been chosen if the number of coil sides is kept smaller should be to reduce the tension of the winding. But it has the disadvantage increased manufacturing costs for labor in assembling the coils and something misshapen end connections in the finished machine; there are also larger pole faces and other iron losses, particularly with a tendon that is from full pitch deviates significantly.

Es ist endlich bekannt, Wicklungen für Hochspannungsmaschinen aus mehreren in den Nuten übereinanderliegenden Einschichtstab,wicklungen zusammenzusetzen. Dies hat den Nachteil, daß man mit einer Teilwicklung nur eine verhältnismäßig geringe Teilspannung erzeugen kann und daß daher eine größere Anzahl von. selbständigen Teilwicklungen notwendig sind, damit die Maschine eine sehr hohe Gesamtspannung erhält. Eine solche Wicklungsanordnung wird aber teuer, die Maschine erhält ungewöhnlich tiefe Nuten und wird schlecht ausgenutzt.- Der Entwurf von Höchstspannungsmaschinen mit einer solchen Wicklung wäre unwirtschaftlich. Die Möglichkeiten, die die Aufteilung der. Wicklung in mehrere übereinanderliegende Wicklungen für die wirtschaftliche Erzeugung hoher Spannungen bietet, sind bei der zu weitgehenden Unterteilung der Wicklung in reine Stabwicklungen nicht ausgenutzt. Zu den reinen Stabwicklungen gehören auch solche bekannten Wicklungen, deren Wicklungsstäbe zur Verringerung der Kupferverluste in parallel geschaltete Teilleiter zerlegt sind. Bei solchen wird übrigens der Aufbau der Gesamtwicklung aus mehreren übereinenderliegenden Einschichtstabwicklungen zu dem Zwecke vorgenommen, um die miteinander verbundenen Teilleiter verschiedener Wicklungsstäbe nicht der Induktion durch verschieden starke Nutenstreufelder auszusetzen, während die vorliegende Erfindung ganz andere Ziele verfolgt.It is finally known to make windings for high voltage machines several single-layer rods lying one on top of the other in the grooves to assemble windings. This has the disadvantage that with a partial winding only a relatively small one Partial voltage can generate and that therefore a larger number of. self-employed Part windings are necessary so that the machine has a very high total voltage receives. However, such a winding arrangement becomes expensive, the machine receives unusual deep grooves and poorly exploited.- The design of extra-high voltage machines with such a winding would be uneconomical. The ways that the division the. Winding in several superimposed windings for economical Generating high voltages are subject to too extensive a subdivision of the Winding in pure bar windings not used. To the pure bar windings also include those known windings whose winding bars for reduction the copper losses are broken down into parallel-connected partial conductors. In such By the way, the structure of the overall winding is made up of several single-layer bar windings on top of each other to the purpose made to the interconnected sub-conductors different winding bars do not induce induction due to slot stray fields of different strengths suspend, while the present invention has very different aims.

Die genannten Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß mehrere i'tbereinander .angeordnete, in sich ausgebildeter aus fertigen Einzelspulen -bestehende Einschichtwicklungen mit mehreren Stäben je Spulenseite verwendet werden, so daß eine Art Doppeldeckeinschichtwicklung entsteht. Die Einschichtwicklungen werden passend in Reihe miteinander so verbunden, daß die Spnlenseiten genau dieselben Plätze (abgesehen von ihrer Anordnung in der Reihenverbindung) einnehmen, die .sie in einer gewöhnlichen Zweschichtwicklung einnehmen würden, so daß Polflächen- und anidere Eisenverluste nicht größer ausfallen: als bei Maschinen, die eine gewöhnliche Zweischichtwicklung haben. Dagegen ergibt die neue Doppeldeckeinschichtwicklung eine Maschine, bei der die Endverbindungen der Spulen besser in vier verschiedenen sogenannten konischen Lagen als in zwei angeordnet werden, so daß viel größere Abstände zwischen benachbarten Spulenteilen von verschiedenen Spannungen erhalten werden können, als bei einer Zweischicht-wicklung praktisch, möglich, wären, wie im folgenden noch beschrieben ,werden soll.The disadvantages mentioned are avoided according to the invention by that several are arranged one above the other, formed from finished individual coils -existing single-layer windings with several bars per coil side are used, so that a kind of double-deck single-layer winding is created. The single layer windings are suitably connected in series so that the sides of the spine are exactly the same Places (apart from their arrangement in the row) that they would take in an ordinary interlayer winding, so that pole face and more moderate iron losses are not greater: than in machines with an ordinary one Have two-layer winding. In contrast, the new double-deck single-layer winding results a machine in which the end connections of the coils are better in four different ones so-called conical layers than can be arranged in two, so that much larger distances can be obtained between adjacent coil parts of different voltages can, as practical with a two-layer winding, would be possible, as in the following still to be described.

Bei der neuen Wicklung läßt.sich auch der Gedanke der abgestuften Isolation gemäß der Höchstspannung, die jeder Teil des Leiters führt, mit Vorteil anwenden. Während aber die bisherige Anwendung dieses Gedankens zu leostspieligen Bauformen geführt hat, wobei beispielsweise entweder für die Spulenseiten gerade Stäbe und für die Stirnverbindungen besonders geformte Stücke gewählt worden sind, die vier Verbindungsstellen für jede Spule erfordern, oder mehrere Zweischichtwicklungen verschiedener Isolationsstärke ineinandergeschachtelt wurden, können bei der vorgeschlagenen Anordnung von mehreren Lagen von Einzel@schichtwicklungen die einzelnen Lagen verschiedene Isolationsstärken erhalten, die in höherem Maße als bei, Stabwicklungen gleicher Nutzahl voneinander abweichen. Dabei wird in an sich bekannter Weise die Lage mit der geringsten Isolation dem neutralen Punkt des Generators am nächsten angeordnet, so daß sich die Vorteile einer stark abgestuften Isolation in einer Wicklung, die vorgeformte Spulen enthält, bei verhältnismäßig einfachem Aufbau der Gesamtwicklung ergeben. Durch diese Anordnung wird erheblich an Raum für Isolation gespart und damit die Größe und der Preis der Maschine herabgesetzt, oder für eine gegebene Größe einer Maschine kann eine höhere Spannung gewählt werden, wodurch wenigstens teilweise die erhöhte Schwierigkeit - des Wickelns und die Vergrößerung des Raumes, den die Endverbindungen einnehmen, ausgeglichen wird, die für die Einzelschichtwicklung charakteristisch sind. Es ist so möglich, eine Maschine von größerer Spannung bei einer nur verhältnismäßig geringen Preiserhöhung im Vergleich zu einer Maschine mit einer bisher.verwendeten Spannung zu erzeugen.With the new winding, the idea of the graduated Isolation according to the maximum voltage that each part of the conductor carries is advantageous use. However, while the previous application of this idea has to be played out Has resulted in designs, for example either straight for the coil sides Bars and specially shaped pieces have been selected for the end connections, which require four junctions for each coil, or multiple two-layer windings different insulation thicknesses can be nested in the proposed Arrangement of several layers of single layer windings, the individual layers are different Get insulation thicknesses that are higher than with bar windings the same Number of slots differ from each other. The situation is in a manner known per se closest to the neutral point of the generator with the least insulation, so that the advantages of a highly graduated insulation in a winding that Contains preformed coils, with a relatively simple structure of the overall winding result. This arrangement saves a considerable amount of space for insulation and thus reduced the size and price of the machine, or for a given Size of a machine can be chosen a higher voltage, thereby at least partly the increased difficulty - swaddling and increasing the space, which the end connections occupy is compensated for that for the single-layer winding are characteristic. It is thus possible to use a machine of greater tension only a relatively small increase in price compared to a machine with a voltage previously used.

Bei Prüfung der Maschine auf Überspannung ist es dann zwar erforderlich, die verschieden stark isolierten Wicklungen getrennt voneinander auf den auf sie entfallenden Potentialunterschied zu prüfen. Hierdurch entstehen einige unbeaehtliche Schwierigkeiten, die indessen nicht ernster sind als die Nötwendibkeit, besondere Endleitungen wenigstens zeitweise für die Dauer der Probe aus den Wicklungen herauszuführen.When checking the machine for overvoltage, it is then necessary to the differently strongly insulated windings separately from each other on the on them to check the omitted potential difference. This creates some unobjectionable ones Difficulties which, however, are no more serious than necessity, particular ones Lead end lines out of the windings at least temporarily for the duration of the sample.

Die Anwendung der abgestuften Isolation führt zu einer starken Gefährdung der Wicklungen bei außerordentlich -hohen Spannungen, wie sie zum Beispiel durch Blitze oder Schalten erzeugt werden. Zur Sicherung gegen derartige Gefahren soll der neutrale Punkt eine Erdverbindung erhalten, die wenigsten's während besonders starker Spannungsentladungen wirksam wird, und an die verschiedenen Verbindungspunkte zwischen Wicklungen mit verschiedener Isolationsstärke sollen Blitzableiter angelegt werden. Die Kosten dieses Schutzes sind unibedeutend im Vergleich zu der Ersparnis an Kosten durch die Abstufung -der Isolation.The use of the graded insulation leads to a severe hazard of the windings at extraordinarily high voltages, such as those caused by Flashes or switching are generated. To protect against such dangers the neutral point get an earth connection, the least's while special strong voltage discharges take effect, and at the various connection points Lightning rods should be placed between windings with different insulation thicknesses will. The cost of this protection is insignificant compared to the savings in costs due to the gradation of the isolation.

Ein Ausführungsibeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Diese zeigt einen dreiphasigen sternverbundenen 4poligen Hochspannungsgenerator.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing. This shows a three-phase star-connected 4-pole high-voltage generator.

Fig. i zeigt ein Schaltschema für eine Doppeldeckeinschichtwicklung mit Blitzschutzapparaten.Fig. I shows a circuit diagram for a double-deck single-layer winding with lightning protection devices.

In Fig. 2 ist im Längsschnitt ein Stück des Generators mit den Stirnverbindungen dargestellt.In Fig. 2 is a piece of the generator with the end connections in longitudinal section shown.

Fig.3 zeigt einen Ouers,#hnitt durch. eine Ständernut.Fig.3 shows a cross section. a stand slot.

In Fig. 4 ist schematisch der Abstand zwischen benachbarten Endverbindungen einer Wicklungsschicht dargestellt, und Fig. 5 zeigt die entsprechende Anordnung für eine Zweischichtwicklung.In Fig. 4 is schematically the distance between adjacent end connections a winding layer, and Fig. 5 shows the corresponding arrangement for a two-layer winding.

In Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform eines Schaltschemas für eine Doppeldeckeinschichtwicklung, ähnlich dem in Fig i, dargestellt: Die Maschine enthält einen Läufer 50, von derb nur ein Teil in Fig. 2 angedeutet ist, und einen Ständer 51, üer einen wirksamen geblätterten Kern 5-2 besitzt, der die Wicklung trägt. Diese besteht aus zwei übereinander angeordneten Einschichtwicklungen 53 und 54, die verschieden stark isoliert sind. Es können auch mehr Lagen von Einschichtwicklungen verwendet werden. Die schwächer isolierte Wicklung 53 liegt hier am Nutengrund, die stärker isolierte 54 über dieser. Die Wicklungen können auch umgekehrt angeordnet werden. In, Fig. i ist die die niedere Spannung führende Wicklung 53 durch gestrichelte Linien angedeutet, und die verschiedenen Niederspannungsspulenseiten, die in den Ständernuten liegen, sind durch verhältnismäßig kurze gestrichelte Linien 56 angedeutet. Die Hochspannungswicklung 54 ist in vollen Linien gezeigt, und ihre Spulenseiten sind durch verhältnismäßig lange, gerade volle Linien 57 dargestellt. Beide Wicklungen sind aus vorgeformten Spulen hergestellt, von denen jede zwei Seiten 56 und 57 besitzt, die in den Maschinennuten liegen, und Endverbindungen 58 auf jeder Seite der Maschine.In Fig. 6 is another embodiment of a circuit diagram for a double-deck single-layer winding similar to that shown in Fig. i: The machine contains a rotor 50, of which only a part is indicated in FIG. 2, and one Stand 51, about an effective peeled core 5-2, the the winding wears. This consists of two single-layer windings arranged one above the other 53 and 54, which are insulated to different degrees. More layers of single-layer windings can also be used be used. The less insulated winding 53 is here at the bottom of the slot, the more isolated 54 above this. The windings can also be arranged the other way round will. In, Fig. I, the winding 53 carrying the low voltage is indicated by dashed lines Lines indicated, and the various low voltage coil sides that are in the Stator grooves are indicated by relatively short dashed lines 56. The high voltage winding 54 is shown in full lines and its coil sides are represented by relatively long, straight, solid lines 57. Both windings are made from preformed coils, each of which has two sides 56 and 57, which lie in the machine grooves and end connections 58 on each side of the machine.

Die dargestellte Maschine ist eine, 4polige Maschine mit 48-Nutelt, von denen jede eine Nieders,pannungs- und Hochspannungsspulenseite enthält. Der Einfachheit wegen sind die Spulen mit vollem Wicklungsschritt gezeigt. Sie umfassen also zwölf - Nuten plus oder minus einer Nut, was erforderlieh ist, um die Wicklung unterzubringen. Selbstverständlich ist es besser, eine gesehnte Windung an-.zuwenden.The machine shown is a 4-pole machine with 48 Nutelt, each of which includes a low, voltage and high voltage coil side. Of the For simplicity, the coils are shown with full pitch. They embrace so twelve - slots plus or minus one slot, which is necessary for the winding accommodate. Of course, it is better to apply a longed curl.

In Fig. i ist jede Spule in der üblichen Weise nur durch eine einzige Windung dargestellt. Wie in Fig.3 veranschaulicht, besit7t jede Spule im vorliegenden Fall drei Windungen, von denen jede aus einem Leiter 59 besteht, der eine schwache Isolationshülle 61 besitzt, die der schwachen Beanspruchung der benachbarten Windungen entspricht. Die drei Windungen jeder Spule sind zusammen von einer stärkeren Isolationshülle, 62 umgehen, durch die jede Spule in der ihr angemessenen Weise von der Erde isoliert ist, unter der Annahme, daß der Ständerkern 52 geerdet ist. Zur Erleichterung der Herstellung ist jeder Leiter 59 in eine Mehrzahl von flachen Teilleitern unterteilt, die aus unisolierten Kupferstreifen bestehen.In Fig. I, each coil is only through a single one in the usual manner Turn shown. As illustrated in Fig. 3, each coil in the present one has Case of three turns, each of which consists of a conductor 59, the one weak Insulation sleeve 61 possesses that the weak stress on the adjacent turns is equivalent to. The three turns of each coil are put together by a thicker insulation sheath, 62, isolating each coil from the earth in the manner appropriate to it assuming that the stator core 52 is grounded. To facilitate the Manufacture, each conductor 59 is divided into a plurality of flat sub-conductors, which consist of uninsulated copper strips.

Jeder einzelnen Einschichtwicklung 53 und 54 ist eine Anzahl Phasenverbindungsringe oder Gruppenverbinder 63 und -64 zugeteilt.Each individual single layer winding 53 and 54 is a number of phase connection rings or group connectors 63 and -64 assigned.

411e Endverbindungen, einschließlich der Endverbindungen 58 der Spulen und der Verbindungsringe 63 und 64, sind durch passende Isolierstücke 65 gegeneinander abgestützt, die auf metallischen Stützen 66 befestigt sind, die durch Bolzen mit dem Ende des Ständerkerns 52 verhundeA sind. - Die Stirnverbindungen 58 sind in mehreren sogenannten konischen Lagen angeordnet, de in Fig. 2 mit den Ziffern 67, 68, 69 und 70 bezeichnet sind. Der Ausdruck konisch ist dabei im allgemeinen Sinne gebraucht und bezeichnet clie Begrenzungsfläche eines ebenen Kreise; in dm Falle, in dem die Endverbindungen 58 rechtwinklig zu den Spulenseiten 56 und 57 abgebogen sind. Dieser Abbiegungswinkel kann selbstverständlich auch kleiner als ein rechter sein.411e end connections, including the end connections 58 of the coils and the connecting rings 63 and 64, are supported against one another by suitable insulating pieces 65 which are fixed on metallic supports 66 which are connected to the end of the stator core 52 by bolts. The end connections 58 are arranged in a number of so-called conical layers, denoted by the numbers 67, 68, 69 and 70 in FIG. The term conical is used in the general sense and denotes the boundary surface of a flat circle; in the case in which the end connections 58 are bent at right angles to the coil sides 56 and 57. This turning angle can of course also be smaller than a right one.

In Fig. i ist eine vollständige Phase der Dopheldeckeinschichtwicklung in starken Linien angedeutet, um die Wicklung leicht verfolgen zu können. Angefangen finit dem aus der Wicklung herausgeführten Leiter T, zeigt die Phase zunächst zwei HocltspannUngsspulen 72 und 73, die einen Pol dieser Phase der Hochspannungswicklung 54 tilnfassen. Die Seiten der Spule 72 liegen in den Nuten 7 und 20 und die der Spule 73 in c1:11 Nuten 9 und 22. Von der Spule 73 läuft der Stromkreis durch einen Gruppeli@-erhinc!er 74 zu den Spulen 75 und 76, die einett ;weiten Pol der Phase umfassen und von denen der S S tromkreis durch einen Gruppenverbinder 77 zu den Spulen 78 und 79 für den <Tritten Phasenpol läuft, um schließlich durch den Gruppenverbinder 81 über die Sltuleli-82-trlicl 83, die den vierten Phasenpol umfassen und über den Endverbinder 84 an den Vrrbinclungspunkt J, zu gelangen.In Fig. I is a complete phase of the Dophel top single layer winding indicated in strong lines in order to be able to follow the winding easily. Begun finite of the conductor T led out of the winding, the phase initially shows two High-voltage coils 72 and 73, which form one pole of this phase of the high-voltage winding 54 remove. The sides of the coil 72 lie in the grooves 7 and 20 and those of the Coil 73 in c1: 11 slots 9 and 22. From coil 73 the circuit runs through one Gruppeli @ -erhinc! Er 74 to the coils 75 and 76, which embed; wide pole of the phase include and of which the S S tricircle through a group connector 77 to the Coils 78 and 79 for the <stepping phase pole running to finally through the group connector 81 via the Sltuleli-82-trlicl 83, which include the fourth phase pole and via the End connector 84 to the connection point J to get.

Von dein Verabindungspunkt J, wird der Strohkreis durch die entsprechende Phase der Niederspannungswicklung 53 hindurc hgeführt, angefangen mit den Spulen 86 und 87 durch alle vier Pole zu dein neutralen Endpunkt T4, der der Sternpunkt der im Stern verbundenen Wicklung ist.From your junction point J, the straw circle becomes through the corresponding Phase of the low-voltage winding 53 carried out, starting with the coils 86 and 87 through all four poles to your neutral end point T4, which is the star point of the winding connected in the star.

Ein Vergleich zwischen den Niederspannungsspulen 86 und 87 und den Hochspannungsspulen 72 und 73 des gleichen Pole zeigt, daß die 'Niederspannungsspulen zwei Nutteilungen zur Linken der Hochspannungsspulen liegen, so daß die Niederspannungswicklung 2/12 von 18o° oder 30° in der Phase von der Hochspannungswicklung abweicht, was dieselbe Wirkung ergibt wie ein:: gesehnte Wicklung.A comparison between the low-voltage coils 86 and 87 and the high-voltage coils 72 and 73 of the same pole shows that the 'low-voltage coils are two slot pitches to the left of the high-voltage coils, so that the low-voltage winding 2/12 of 180 ° or 30 ° in the phase of the high-voltage winding deviates, which gives the same effect as a :: longed winding.

Es ist bereits darauf hingewiesen, claß die Stirnverbindungen der Spulen in vier Lagen in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind, die in Fig. 2 die Bezeichnungen 67 bis 70 führen. Alle diese Lagen sind gleich geneigt um den Umfang des Eisenkerns und kreuzen einander nicht. Für die Übergänge von einer Lage zu einer anderen sind Bögen 89 und 9o, wie in Fig. i und 2 gezeigt, vorgesehen. In jeder Einschichtwicklung bestehen die in den Lagen 67 bis 7o angeordneten Endverbindungen aus Leitern, die vor oder nach jeder zweiten Nut herausragen, so daß der Abstand der Endverbindungen am Umfang jeder Lage der- Endverbindung zwei Nutteilungen entspricht.It has already been pointed out that the end connections of the coils are arranged in four layers next to one another in the axial direction, which are designated 67 to 70 in FIG. All of these layers are equally inclined around the circumference of the iron core and do not cross one another. For the transitions from one layer to another, arcs 89 and 9o, as shown in FIGS. 1 and 2, are provided. In each single-layer winding, the end connections arranged in layers 67 to 7o consist of conductors which protrude before or after every other slot, so that the distance between the end connections on the circumference of each layer of the end connection corresponds to two slot pitches.

Fig. 4 zeigt diesen Abstand' der Endverbindungen klarer. Sie zeigt eine Endansicht einiger Spulen der Niederspannungswicklung 53. Die Enden 92, 93 und 94 liegen in der konischen Lage 67, und die Enden 95, 96, 97 und 98 liegen in der Lage 68. Wie ersichtlich, kommen die benachbarten Enden 9:2 und 93 einer Lage aus Nuten 55, die um zwei Nutteilungen voneinander entfernt sind.Figure 4 shows this spacing of the end connections more clearly. she shows an end view of some of the coils of the low voltage winding 53. The ends 92, 93 and 94 lie in conical position 67, and ends 95, 96, 97 and 98 lie in of layer 68. As can be seen, the adjacent ends 9: 2 and 93 come in one layer of grooves 55 which are spaced from one another by two groove pitches.

Zum Vergleich zeigt die Fig. 5 eine entsprechende Ansicht einer Doppelschichtwicklung, bei der nur zwei konische Lagen von Endverbindungen 'auf jeder Seite der Ma= schine für die ganze Wicklung vorhanden sind. Die Enden ioi, rot und 103 sind in einer Lage und die Enden io4, io5 und roh in der anderen Lage angeordnet. Die benachbarten Enden ioi und io2 kommen aus benachbarten Nuten 55'.For comparison, FIG. 5 shows a corresponding view of a double-layer winding, with only two conical layers of end connections on each side of the machine for the whole winding. The ends ioi, rot and 103 are in one Layer and the ends io4, io5 and raw arranged in the other layer. The neighboring Ends ioi and io2 come from adjacent grooves 55 '.

Ein Vergleich der Fig. 4 und 5 zeigt, daß der Abstand 107 zwischen den Mitten benachbarter Endverbindungen in jeder konischen Lage der Einschichtwicklung (Fig. 4) nahezu zweimal so groß wiederentsprechende Abstand io8 für die Doppelschichtwicklung (Fig. 5) ist, während der Luftabstand io9 zwischen benachbarten Einschichtendverbindungen (Fig. .4) ungefähr dreimal so groß ist wie der Luftabstand i io zwischen benachbartellEndverbindungen der Zweischichtwicklung (Fig. 5). Die Bedeutung, die diese größeren Abstände bei der Einschichtwicklung für die Vermeidung von Glimmfeuer haben; ist leicht zu verstehen. .A comparison of FIGS. 4 and 5 shows that the distance 107 between the centers of adjacent end connections in each conical layer of the single-layer winding (Fig. 4) almost twice as large, again corresponding distance io8 for the double-layer winding (Fig. 5), while the air gap is io9 between adjacent single-layer end connections (Fig. 4) is about three times the air gap i io between adjacent end connections the two-layer winding (Fig. 5). The importance that these larger clearances add to have single-layer winding to avoid glowing fire; is easy to understand. .

In Fig.6 ist noch eine Doppeldeckeinschichtw:icklung dargestellt, bei der die benachbarten Verbindungen 112 und 113 von Spulen derselberiPhase in jeder der konischen Lagen der Endverbindungen einen Abstand von einer Nutteilung haben, während die benachbarten Enden 113 und 114 von verschiedenen Phasen angehörigen Spulen einen Abstand von drei Nutteilungen .haben, wodurch noch größerer Schutz gegen Glimmfeuer gegeben ist als in der in Fig. i bis- Fig. ,4 dargestellten Wicklung. Fig. 6 zeigt zugleich eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung, insofern die einzelnen Spulen, wie die Spulen 112 bis 115, eine Sehnung von '/a der Polteilung besitzen und die entsprechenden Phasen der Hoch- und Niederspannungswicklung so miteinander verbunden sind, daß die entsprechenden Teile der beiden Wicklungen einen Phasenunterschied von 30° besitzen, womit dieselbe Wirkung erreicht wird wie in der in Fig. z gezeigten Wicklung, wobei -sich aber kürzere Endverbindungen ergeben. Das Problem, eine Hochspannungsgeneratorwicklung zu bauen, ist so lange nicht vollständiggelöst, alsdieWicklungsisolation nicht so stark gemacht --,verden kann, daß sie:;den Überbeanspruchungen standhält, die an jedem Netz, an das der Generator angeschlossen ist, auftreten. Diese Überbeanspruchungen, die insbesondere durch Funkenentladungen erzeugt werden, rufen zwei Wirkungen in der Isolation hervor. Erstens kommt die Spannungsbeanspruchung der Spule 61 (Fig. 3) zwischen benachbarten Spulenwindungen, besonders in den Spulen an den Leitungsenden, in Frage, die während einer Entladung auftritt. Zweitens besteht die Gefahr eines plötzlichen Zusammenbruches der Isolation zwischen jeder Spule und Erde bzw. dem Maschinengehäuse.In Fig. 6 a double-deck single-layer winding is shown, in which the adjacent connections 112 and 113 of coils of the same phase in each of the conical layers of the end connections a distance of one groove pitch while the adjacent ends 113 and 114 belong to different phases Coils have a distance of three slot pitches, providing even greater protection against glowing fire is given than in the winding shown in FIGS. 1 to 4. Fig. 6 also shows a modification of the present invention, insofar as the individual Coils, such as coils 112 to 115, have a length of 1/8 of the pole pitch and the corresponding phases of the high and low voltage windings so with each other are connected that the corresponding parts of the two windings have a phase difference of 30 °, thus achieving the same effect as that shown in FIG Winding, but with shorter end connections. The problem, a high voltage generator winding building is not completely resolved as long as the winding insulation is not so made strong - verden that it: occur in every network to which the generator is connected. This overuse, generated in particular by spark discharges have two effects isolation. First, there is the tension on coil 61 (Fig. 3) between adjacent coil turns, especially in the coils at the cable ends, in question that occurs during a discharge. Second, there is a risk of one sudden breakdown of the insulation between each coil and earth or the Machine housing.

Es ist bekannt, daß das Problem der besonders ungleichmäßigenVerteilung derÜberspannung zwischen aufeinanderfolgenden Wicklungsspulen, die den Kurzschluß zwischen überbeanspruchten Windungen hervorruft, dadurch gelöst werden kann, daß Wellen mit steiler Stirn nicht an die Wicklung herangelassen werden. Hierzu kann ein Wellensenker der bekannten Art verwendet werden. Wie in Fig. i und 6 gezeigt, ist jede Leitung I.1, L, und L, zuerst durch einen Blitzableiter 116 mit Erde verbunden, um die Größe oder die größte Spannungsspitze der einfallenden Überspannung zu begrenzen; danach ist eine Drosselspule 117 in die Leitung eingelegt. Hinter dieser ist eine geerdete Kapazität 118 all -die Leitung angeschlossen, um die hereinkommende Überspannung zu senken und däs Anschwellen auf den Höchstwert zu v erzögern. Vorteilhaft wird noch ein zweiter Blitzableiter i 19 parallel zu der Kapazität i 18 gelegt, um den möglichen Höchstwert der gesenkten Welle zu begrenzen. Durch diese bereits bekannten Mittel ist es möglich, ernste Probleme, die sich aus der ungleichmäßigen Verteilung der Überspannung zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen einer Wicklung ergeben können, zu vermeiden und damit die Wicklungsisolation zu schützen.It is known that the problem of the particularly uneven distribution of the overvoltage between successive winding coils, which causes the short circuit between overstressed turns, can be solved by not allowing waves with a steep face to the winding. A countersink of the known type can be used for this purpose. As shown in Figures i and 6, each line I.1, L, and L, is first connected to ground by a lightning arrester 116 to limit the magnitude or maximum voltage spike of the incident overvoltage; thereafter a choke coil 117 is inserted into the line. Behind this a grounded capacitor 118 is connected to the line in order to reduce the incoming overvoltage and to delay the swelling to the maximum value. A second lightning arrestor i 1 9 will be placed parallel with the capacitor 18 i advantageous to limit the possible maximum value of the lowered shaft. These previously known means make it possible to avoid serious problems which can result from the uneven distribution of the overvoltage between the successive turns of a winding and thus to protect the winding insulation.

Das Problem, die Isolation zwischen den einzelnen Spulen und Erde gegen Überspannungen zu sichern, ist ernster. Es soll dadurch gelöst werden, daß Blitzableiter 121, 122 und 123 vorgesehen werden, die zwischen die Verbindungspunkte J1, J., J3 und- .Erde gelegt werden. Diese Blitzableiter begrenzen nicht- nur den größtmöglichen Scheitelwert der Überspannung, der die Niederspannungswicklungen 53 erreichen kann, sondern verbessern auch die Verteilung der Überspannung zwischen den einzelnen Windungen der verschiedenen Einzelspulen und auch zwischen den verschiedenen Spulen der Wicklung. Wenn so jede der Spulen der Niederspannungswicklung nur einen geringen Prozentsatz mehr als den ihr zukommenden Anteil der einfallenden Überspannung übernimmt, werden die Spannungsbeanspruchungen zwischen aufeinanderfolgenden Windungen jeder Spule nicht übermäßig groß ausfallen, aber der gesamte Potentialunterschied zwischen der letzten Niederspannungsspule und Erde kann wohl viel größer sein als die Niederspannungs-Erd-Isolation aushalten würde.The problem, the insulation between the individual coils and earth Securing against overvoltages is more serious. It is to be solved in that Lightning rods 121, 122 and 123 are provided between the connection points J1, J., J3 and - .Earth. These lightning rods not only limit that largest possible peak value of the overvoltage of the low-voltage windings 53 can achieve, but also improve the distribution of the surge voltage between the individual turns of the various individual coils and also between the various Coils of winding. If so each of the coils of the low voltage winding only a small percentage more than its due proportion of the incoming Overvoltage takes over, the voltage stresses between successive The turns of each coil do not turn out to be excessively large, but the entire potential difference does between the last low voltage coil and earth can be much larger than the low voltage earth isolation would withstand.

Wenn die Blitzableiter 121, 122 und 123 in Verbindung mit passenden Nullpunkterdungsmitteln, wie einer Drossel 1z.1 in Fig. i oder einem Blitzableiter 1-z5 in Fig. 6, gebraucht werden, wird die Verteilung der Überspannung zwischen den Spulen derGeneratorwicklung so verbessert, daß die übermäßigen Deanspruchungen zwischen spule und Erde verhindert werden.If the lightning rods 121, 122 and 123 are used in connection with suitable neutral-point earthing means, such as a choke 1z.1 in Fig. I or a lightning rod 1-z5 in Fig. 6, the distribution of the overvoltage between the coils of the generator winding is improved so that that the excessive Deanspruchungen between coil and earth are prevented.

Im vorliegenden sind die glimmfeuerverhindernden Überzüge an den geraden Spu' lenseiten und an Teilen der Stirnverbindung nicht dargestellt, obwohl auch sie iiiit Vorteil angewendet werden und wahrscheinlich angewendet werden müssen.In the present case, the glow-preventing coatings are on the straight ones Coil sides and parts of the end connection not shown, although also they are and are likely to be used to advantage.

Die sinngemäße Anwendung der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine wirtschaftliche Ausführung von großen Wechselstroingenera tonen für erheblich größere Spannungen, als bisher vorteilhaft waren. An den Wicklungen dieser Maschinen tritt beim Anlegen der vorgeschriebenen Prüfspannungen kein Glimmfeuer auf, und die Wicklungen widerstehen auch Überspannnungen, die durch Funkenentladung im Netz hervorgerufen werden.The analogous application of the present invention enables one Economical execution of large alternating currents for considerably larger ones Tensions than were previously beneficial. Occurs on the windings of these machines When applying the prescribed test voltages, no glowing fire appears, and the windings also withstand overvoltages caused by spark discharges in the network will.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Stator winding for high-voltage alternating current machines, in particular two-phase alternating current machines, b-el; characterized by several single-layer windings, arranged one above the other and consisting of finished individual coils, with several bars on each side of the coil. -z. Stator winding according to Claim i, characterized in that the insulation thicknesses of the single-layer windings are different from one another to a greater extent than in the case of bar windings with the same number of slots, according to their stresses, in particular depending on their voltage to earth, with the single-layer windings in a manner known per se for bar windings are connected in series so that the single-layer winding with the lowest insulation thickness is in the star point of the overall winding. 3. stator winding for multi-phase alternating current machines according to claim i, characterized in that in each of the Eindchtwicklungen all end connections are in two adjacent, similarly inclined surfaces. d .. stator winding for multi-phase alternating current machines according to claim i, characterized in that in each of the single-layer windings successive coils of the same phase are spaced apart by two slot pitches. 5. stator winding for 1lelirphasen AC machines according to claim i, characterized in that in each of the single-layer windings the coils per phase and pole are in adjacent slots and the end connections of adjacent coils of different phases in each "'ickelkopflage protrude from each other by more than two slot pitches. 6. stator winding for polyphase alternating current machines according to claim a with star connection, characterized in that the star point is grounded against voltage flashovers and a special voltage-limiting lightning arrester is provided between the ground and the connection point of two winding layers with different insulation. 7. stator winding according to claim i, characterized in that each single-layer winding contains coils with a less than full pole pitch, preferably the winding step tim is one slot pitch less than the pole pitch. b. Stator winding according to Claim i, characterized in that at least two single-layer windings connected in series are offset from one another in such a way that they have a slight phase difference.