DE759075C - Anordnung zur Abdaempfung des Kopfstreufeldes in elektrischen Wechselstrommaschinen - Google Patents

Anordnung zur Abdaempfung des Kopfstreufeldes in elektrischen Wechselstrommaschinen

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DE759075C
DE759075C DEB190627D DEB0190627D DE759075C DE 759075 C DE759075 C DE 759075C DE B190627 D DEB190627 D DE B190627D DE B0190627 D DEB0190627 D DE B0190627D DE 759075 C DE759075 C DE 759075C
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arrangement
damping
winding
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damping device
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Expired
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DEB190627D
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English (en)
Inventor
Friedrich Dr-Ing Kade
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BROWN
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BROWN
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/42Means for preventing or reducing eddy-current losses in the winding heads, e.g. by shielding

Description

  • Anordnung zur Abdämpfung des Kopfstreufeldes in elektrischen Wechselstrommaschinen Die Erfindung beschäftigt sich mit der Wirkung von magnetischen Streufeldern in elektrischen Wechselstrommaschinen. Es ist bekannt, daß die von der Ständer- und der Läuferwicklung ausgehenden magnetischen Streufelder in verschiedenen Teilen der elektrischen Maschine Verluste und Erwärmungen hervorrufen. So z. B. werden die Verschalungen von größeren Turbogeneratoren stark erwärmt durch die an den Enden dieser Maschinen aus dem aktiven Teil austretenden Streufelder. Ferner werden z. B. die Preßplatten, welche dazu dienen, die Eisenpakete des Ständers zusammenzupressen, unter Timständen derart erwärmt, daß sie die aktiven Teile der Maschine gefährden oder mindestens ihre Kühlung beeinträchtigen können. Diese Wirkung geht insbesondere von den Streufeldern aus, die die Wickelköpfe der Maschine erzeugen.
  • Diese Streufelder der Wickelköpfe werden um so stärker, je stärker die Leistung, die in einem Pol einer elektrischen Maschine untergebracht wird, ist. Die magnetische Dichte der Streufelder wächst also mit zunehmender Polleistung der Maschine. Diese Streufelder schließen sich teilweise durch die Preßplatten, die am Ende des aktiven Eisenpaketes liegen und rufen darin Verluste hervor, durch die einerseits der Wirkungsgrad der Maschine vermindert wird, andererseits unzulässige Erwärmungen hervorgerufen werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese schädlichen Wirkungen der Streufelder ganz oder teilweise zu beseitigen.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, vor die massiven Teile der Konstruktion, also z. B. vor die Preßplatten, lamellierte Bleche zu legen, die dem Streufeld einen Pfad von guter magnetischer Durchlässigkeit bieten und damit das Magnetfeld von den massiven Preßplatten fernhalten sollen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man mindestens den Teil der Preßplatten, der dem Angriff des Streufeldes am meisten ausgesetzt ist, d. h. also den Teil, der zunächst der Bohrung der Maschine sitzt, aus einem nichtmagnetischen, jedoch elektrisch gut leitenden Material, z. B. Bronze, macht. Eine solche Platte aus Bronze wirkt auf die Streufelder dadurch abschirmend, daß in ihr Kurzschluß-und Wirbelströme entstehen, die das Streufeld schwächen. Trotzdem bleibt auch hier noch die Gefahr, daß die Preßplatte höhere Temperaturen annimmt als die hinter ihr liegenden aktiven Teile des Blechkörpers, so daß der Blechkörper nicht, wie es eigentlich sein sollte, seine Wärme an die Preßplatte abgibt, sondern umgekehrt von ihr Wärme empfängt.
  • Nach der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch vermieden, daß für die Abdämpfung des Kopfstreufeldes einer elektrischen Wechselstrommaschine in an sich bekannter Weise eine Platte oder ein Kurzschlußkäfig aus elektrisch gut leitendem Werkstoff verwendet wird und diese Dämpfungsvorrichtung derart in axialer Richtung unmittelbar vor dem der Bohrung zunächst befindlichen Teil der Preßplatten des Eisenpaketes angeordnet wird, daß die in ihr erzeugte Wärme sich praktisch nicht auf den aktiven Blechkörper überträgt.
  • Es sei noch erwähnt, daß es an sich bekannt ist, Platten oder Kurzschlußkäfige aus elektrisch gut leitendem Werkstoff für die Abdämpfüng des Stirnstreufeldes elektrischer Maschinen zu benutzen. Auch die Anordnung derartiger Kurzschlußkäfige aus elektrisch gut leitendem Metall vor massiven Bauteilen der elektrischen Maschinen ist an sich bekannt. Diese Anordnung der Dämpfungsirorrichtung in dieser allgemeinen Form reicht jedoch nicht aus, um die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen, die Preßplatten des Eisenpaketes und insbesondere den Teil dieser Preßplatten, der dem Angriff des Streufeldes am meisten ausgesetzt ist, d. h. den Teil, der der Bohrung der Maschine zunächst liegt, wirksam zu schützen, zumal die magnetischen Felder, die sich im Stirnraum f elektrischer -\laschinen ausbilden, sehr verwickelter und zusammengesetzter Natur sind, so daß die richtige Anordnung der Dämpferplatte bzw. des Dämpferkäfigs größere I Schwierigkeiten macht. Es handelt sich also hier nicht um den grundsätzlichen Gedanken, solche Dämpfungsvorrichtungen zu verwenden, sondern vielmehr um die Frage, an welchen Punkten des Stirnraumes diese einzubauen sind. Nur mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung der Dämpfungsvorrichtung unmittelbar vor dem der Bohrung zunächst befindlichen Teil der Preßplatten des Eisenpaketes gelingt es, bei geeigneter Bemessung der Dämpfungsvorrichtung sowohl die Streufeldlinien, die sich tun den tangential verlaufenden Teil der Stirnverbindung herum entwickeln, als auch die von den radial gestellten Teilen der Wickelköpfe herrührenden Streufeldlinien aufzufangen und sowohl den zunächst der Bohrung der Maschine befindlichen Teil der Preßplatten, der dem Angriff des Streufeldes am meisten ausgesetzt ist, als auch die Preßplatten auf ihre ganze Erstreckung vor schädlichen Erwärmungen zu schützen.
  • Im Gegensatz zu der Erfindung zeichnen sich beispielsweise bekannte Anordnungen der Dämpfungsvorrichtung dadurch aus, daß Kurzschlußkäfige verwendet werden, die in unmittelbarer Nähe der Stirnverbindungen oder sogar zwischen diesen, d. h. in möglichster Nähe der radial gestellten Teile der Wickelköpfe, angeordnet sind. Dies steht aber ganz und gar im Gegensatz zu der Anordnung der Dämpfungsplatte bzw. des Dämpfungskäfigs nach der Erfindung und hat den Nachteil, daß die die Preßplatten selbst durchsetzenden Kraftlinien von der Dämpfungsvorrichtung nicht abgedämpft werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß bei einer Dämpfungsvorrichtung nur diejenigen magnetischen Kraftlinien abgedämpft werden, welche durch die von der Vorrichtung, also z. B. dem Dämpfungskäfig, umfaßte Fläche hindurchtreten würden. In unmittelbarer Nähe der radial gestellten Teile der Wickelköpfe, d. h. im Kraftfeldzentrum angeordneteDämpfungsvorrichtungen sind also keineswegs geeignet, den am meisten gefährdeten, der Bohrung zunächst liegenden Teil der Preßplatten vor Erwärmung zu schützen.
  • Die Abb. z zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung: A ist der aktive Blechkörper, der nach vorn durch die Preßplatte B abgeschlossen wird. In der Nähe der Bohrung wird die Preßplatte B durch den gezahnten Ring C ersetzt, der bis auf die einzelnen Zähne des Blechkörpers vorgreift. D sind die aus dem aktiven Eisen heraustretendem Wicklungsstäbe, die nach oben zu den WickelkÖpfen E abgebögen sind. F ist eine Stützkonstruktion aus Isolierstoff, die zur Versteifung der Wicklungsstäbe dient. Vor den der Bohrung zunächst befindlichen Teil der Preßplatte wird erfindungsgemäß die Dämpferwicklung G gelegt, die die Kraftlinien, welche von den Wicklungsstäben D und den Wickelköpfen E erzeugt werden, von der Preßplatte B fernhält. Dabei sind Dämpferwicklungen in zwei hintereinanderliegenden Ebenen angeordnet. Diese Dämpferwicklungen bestehen aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff, z. B. Kupfer oder Bronze, und werden der Erfindung entsprechend so angeordnet, daß sie von der Kühlluft allseits bestrichen werden können; insbesondere wird ein Kühlluftkanal zwischen der Preßplatte B und den Dämpferwicklungen G vorgesehen.
  • Diese Dämpferwicklung G kann entweder massiv oder vorteilhaft in Art einer Käfigwicklung ausgeführt sein. Die Vorteile einer solchen Käfigwicklung gegenüber der massiven Ausführung liegen darin, daß der Werkstoffaufwand trotz gleichbleibender Abschirmwirkung geringer wird, daß die Lüftung der Maschine weniger behindert wird als durch eine massive Platte, und daß eine bestimmte abschirmende Wirkung mit kleineren Verlusten erreichbar sein wird. Abb. 2 zeigt eine besonders günstige Ausführungsform einer solchen Dämpferwicklung. Sie besteht aus zwei konzentrischen Ringen H und J, die durch eine größere Anzahl von Stäben K miteinander verbunden werden, die im wesentlichen radial verlaufen. Der innere Ring H liegt in geringem Abstand über dem aus dem Eisen tretenden Teil der Wicklung D, der äußere dagegen befindet sich in einer derartigen radialen Höhe über dem anderen, daß der ganze Teil der Preßplatte geschützt ist, der ohne diese Dämpferwicklung durch das Streufeld gefährdet sein würde. Es ist grundsätzlich zweckmäßig, die Dämpferwicklung als eine geschlossene Käfigwicklung auszuführen. Die erfindungsgemäße Wirkung läßt sich mit durch die Trennstelle bedingtem etwas größerem Werkstoffaufwand aber auch dann erreichen, wenn man die Dämpferwicklung in einzelne Segmente unterteilt, die elektrisch voneinander getrennt sind.
  • Der Querschnitt der Dämpferwicklung muß so gewählt werden, daß sie durch die in ihr fließenden Kurzschlußströme nicht unzulässig erwärmt wird. Hierbei muß auch auf die besonders großen Ströme Rücksicht genommen werden, die bei einem stoßartigen Kurzschluß der Maschine in der Dämpferwicklung hervorgerufen werden. Durch geeignete Bemessung der konzentrischen Ringe H und J und der Stege können die von den einzelnen Teilen des Dämpferkäfigs hervorgerufenen und das Streufeld bekämpfenden Gegenamperewindungen derartig verteilt werden, daß bestimmte Teile der Preßplatte besonders gut gegen die Streufelder abgeschirmt werden.
  • Bei der Konstruktion der Dämpferwicklung muß auch die mechanische Beanspruchung berücksichtigt werden, die wiederum besonders bei einem Kurzschluß durch die elektrodynamischen Kräfte hervorgerufen wird. Die Dämpferwicklung wird daher zweckmäßig an der Abstützungskonstruktion befestigt, die ohnehin notwendig ist, um den Wickelköpfen der Maschine die nötige Kurzschlußsicherheit zu verleihen.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Abdämpfung des Kopfstreufeldes in elektrischen Wechselstrommaschinen mit Hilfe einer Platte oder eines Kurzschlußkäfigs aus elektrisch gut leitendem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung derart in axialer .Richtung unmittelbar vor dem der Bohrung zunächst befindlichen Teil der Preßplatten des Eisenpaketes liegt, daß die in ihr erzeugte Wärme sich praktisch nicht auf den aktiven Blechkörper überträgt.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung in mehrere elektrisch voneinander getrennte Segmente unterteilt ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: AEG-Mitteilungen, Sept. 1926, S. 330, linke Spalte, Abs. i ; deutsche Patentschriften Nr. 433424, 578 384 590 951; österreichische Patentschrift Nr. 110q.28; schweizerische Patentschrift Nr. 117862.
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