-
Verfahren zur Luftkühlung elektrischer Maschinen und Apparate Für
die Abführung der Verlustwärme elektrischer Maschinen und Apparate wird meist Luftkühlung
angewendet, und zwar wird die Kühlluft entweder im geschlossenen Kreislauf durch
die Maschine und einen mit Kühlwasser zu speisenden Rückkühler geführt oder aus
dem Freien, gegebenenfalls über ein Reinigungsfilter, angesaugt und nach Durchgang
durch die Maschine wieder ins Freie ausströmen gelassen.
-
Es ist auch schon bekannt (vgl. z. B. österreichische Patente
71 155 und 72 toi, britisches Patent 165 957, USA.-Patent 1687 5q.2),
die Kühlluft elektrischer Maschinen in einer Luftbehandlungskammer in unmittelbare
Berührung mit durch Zerstäuberdüsen feinst verteiltem Wasser zu bringen. Dabei hat
man auch schon die Verwendung selbsttätig wirkender Regeleinrichtungen vorgeschlagen
und z. B. der von der Luftbehandlungskammer kommenden Luft zwecks Entsättigung warme
Abluft beigemengt.
-
Das Ziel der Erfindung ist es, die der elektrischen Maschine bzw.
dem elektrischen Apparat zuzuführende Kühlluft unter möglichst geringem Kühlwasserverbrauch
derart aufzubereiten, daß die den Isolationswert verändernden, das Isoliermaterial
schädigenden und die Maschinenlebensdauer herabsetzenden Einflüsse der jahreszeitlichen
und täglichen Änderungen der Außenwitterung und gegebenenfalls auch der Schwankungen
der elektrischen Belastung der Maschine weitgehend aufgehoben werden. Dieses Ziel
wird nach der Erfindung in der Weise erreicht, daß der absolute Dampfgehalt der
Kühlluft mittels einer Klimaanlage geregelt wird, in welcher die Temperatur der
in die Luftbehandlungskammer eintretenden Luft selbsttätig in Abhängigkeit von der
Temperatur der aus der Luftbehandlungskammer austretenden Luft (Taupunkttemperatur)
verändert wird. Das erfindungsgemäße Kühlverfahren eignet sich nicht nur für große
Generatoren, Motoren und Umformer, sondern auch für Transformatoren, z. B. auch
für große Trockentransformatoren. Dabei gestattet es die Erfindung meist nicht nur,
die Maschinen kleiner zu bemessen bzw. besser auszunutzen, sondern auch den Aufwand
für
die Kühlanlage gegenüber dem bei gewöhnlicher Luftkühlung üblichen Aufwand stark
herunterzusetzen.
-
Zur erfindungsgemäßen Aufbereitung der Maschinenkühlluft können elektrisch,
pneumatisch oder hydraulisch wirkende Regeleinrichtungen von an sich bekannter und
erprobter Bauart dienen, und es lassen sich auch die anderen in den letzten Jahrzehnten
erzielten Fortschritte der Klimatechnik in der erfindungsgemäßen Weise der Maschinenkühlung
dienstbar machen. Insbesondere lassen sich so Feuchtigkeitsniederschläge innerhalb
der zu kühlenden elektrischen Maschinen bzw. Apparate mit Sicherheit vermeiden.
Des weiteren kann die Anordnung so getroffen werden, daß der Kühlluftkreislauf bei
Betrieb der elektrischen Maschinen bzw. Apparate jederzeit, d,h. auch bei einem
gegebenenfalls möglichen Versagen der selbsttätigen Regelung gesichert ist und daß
bei Stillstand der Anlage der Kühlluftkreislauf selbsttätig gegen außen abgesperrt
wird.
-
Die Erfindung sei an einem durch die Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
-
Die bei a aus dem Freien angesaugte Außenluft wird über eine sich
selbsttätig durch Unterdruck öffnende Luftabsperrklappe r über eine selbsttätig
betätigte Luftmengenregelklappe 3 in eine Luftmischkammer b geführt und daselbst
mit einem durch die selbsttätige Luftmengenregelklappe q. geregelten Anteil warmer
Maschinenabluft aus der Umführungsleitung o vermischt.
-
Dieses Luftgemisch tritt dann über einen Luftgleichrichter d in eine
Luftbehandlungskammer c ein, in der die Luftmengen mittels eines Systems von Wasserzerstäubungsdüsen
e einem feinst verteilten Wassersprühnebel ausgesetzt, dabei gründlich gewaschen
und gereinigt werden, sich abkühlen und mit Feuchtigkeit sättigen sowie mit negativ
geladenen Ionen anreichern. Das zerstäubte Wasser wird in einem unterhalb der Luftbehandlungskammer
c eingebauten Wasserbehälter f wieder gesammelt, aus welchem eine Wasserumwälzpumpe
t das Wasser wieder ansaugt und den Wasserzerstäubungsdüsen e neuerlich zuführt,
wobei je nach Bedarf kaltes Wasser, z. B. Brunnenwasser oder künstlich, etwa mittels
Kältemaschine gekühltes Wasser, aus der Kaltwasserzuflußleitung u zugesetzt und
so gegebenenfalls die Luft auch durch Auskondensieren künstlich entfeuchtet werden
kann. Durch ein selbsttätig arbeitendes Schwimmerventil q, dem ein Handabsperrventil
s vorgeschaltet ist, wird im Wasserbehälter feine konstante Höhe des Wasserspiegels
eingehalten, und durch ein Überlaufrohr p werden überschüssige Wassermengen in die
Wasserabflußleitung v geführt, in die auch der Inhalt des Wasserbehälters f samt
dem durch die Luftreinigung anfallenden Schlamm durch Öffnen des Handabsperrventils
r entleert werden kann.
-
Die behandelten Luftmengen werden sodann über einen Wasserabscheider
bzw. Tropfenfänger g in eine zweite Luftmischkammer h geführt, in der sie mit einem
weiteren, über die selbsttätig betätigte Luftmengenregelklappe 5 geregelten Anteil
warmer Maschinenabluft aus der Umgehungsleitung n vermischt und so auf die jeweils
erforderliche Kühllufteintrittstemperatur gebracht werden. Durch den Kanal i gelangt
die behandelte Kühlluft in die elektrischen) Maschine(n) k, aus der (denen) sie
als Warmluft durch den Kanal L und die Umgehungsleitungen it und o der Klimaanlage
wieder zugeleitet wird, oder sie gelangt über die sich durch Überdruck selbsttätig
öffnende Luftabsperrklappe 2 bei in als Abluft ins Freie oder wird einer Warmluftheizungsanlage
zugeführt.
-
Ein am Luftaustritt aus der Luftbehandlungskammer c angeordneter Temperaturfühler
I sorgt für die Einhaltung einer Mindesttaupunkttemperatur der verwendeten Kühlluftmengen
durch selbsttätige Betätigung der Luftmengenregelklappen 3 und q. mittels eines
Servomotors A. Ein zweiter, gleichfalls am Luftaustritt aus der Luftbehandlungskammer
c angeordneter Temperaturfühler II sorgt für die Einhaltung einer höchsten Taupunkttemperatur
der verwendeten Kühlluftmengen durch selbsttätige Betätigung eines Kaltwasserregelventils
B in der Kaltwasserzuflußleitung u zur Regelung der Kaltwasserzusatzmengen,
so daß auf diese Weise der absolute Wasserdampfgehalt der in die elektrischen Maschinen
bzw. Apparate gelangenden Kühlluftmengen innerhalb der durch die Festlegung der
höchsten und niedrigsten Taupunkttemperaturen gegebenen Grenzen selbsttätig geregelt
wird. Solange der Temperaturfühler II die Kaltwasserzuflußleitung tc gesperrt hält,
findet eine reine Verdunstungskühlung statt, bei der sich die Luft auf ihre jeweilige
Feuchttemperatur (Verdunstungskühlgrenze) abkühlt.
-
Selbstverständlich können die Aufgaben der Temperaturfühler I und
II auch von einem einzigen temperaturempfindlichen Gerät übernommen werden. Des
weiteren können die obere und die untere Ansprechtemperatur dieses Gerätes bzw.
die von den Temperaturfühlern I und II festgelegten Grenztemperaturen beliebig nahe
aneinandergerückt werden, soweit das dann häufigere Ansprechen der Regeleinrichtungen
nicht unerwünscht ist.
-
Die Regelung kann gegebenenfalls in der «reise erfolgen, daß der Luftbehandlungskammer
erst dann selbsttätig Kaltwasser zugeführt wird, wenn die Temperatur der aus der
Luftbehandlungskammer austretenden Luft, nach völliger Abdrosselung des Abluftanteiles
der in die Luftbehandlungskammer eintretenden Luft bzw, bei vollem Außenluftanteil,
einen durch besondere Außenwitterungsverhältnisse bedingten Höchstwert erreicht
hat.
-
Ein in die elektrischen Maschinen bzw. Apparate k selbst an entsprechender
Stelle eingebauter oder im Warmluftkanall der Maschinen angeordneter Temperaturfühler
III hält die hier für den Betrieb der elektrischen Maschinen günstigste Betriebstemperatur
konstant, und zwar durch Betätigung des Servomotors D, der auf die Stellung der
Luftmengenregelklappe 5 einwirkt, unabhängig von der jeweiligen Maschinenbelastung
und unabhängig von den in bestimmten Grenzen geregelten Taupunkttemperaturen
der
in der Luftmischkammer la zugesetzten Kühlluftmenge. Der Abluftanteil bzw. der Zustrom
aus der Luftbehandlungskammer können dabei auch völlig abdrosselbar sein. Der der
aufbereiteten Kühlluft beigemengte Abluftanteil kann gegebenenfalls auch in unmittelbarer
Abhängigkeit vom Belastungsstrom der elektrischen Maschine bzw. des elektrischen
Apparates geregelt werden.
-
Ein anderer Temperaturfühler IV, in die elektrischen Maschinen oder
Apparate k selbst an entsprechender Stelle oder im Warmluftkanal l der Maschinen
eingebaut, betätigt ein Kaltwasserabsperrventil C in der Kaltwasserzuflußleitung
ic und sperrt den Kaltwasserzulauf zur Wasserumwälzpumpe t bei gleichzeitiger selbsttätiger
Stillsetzung dieser Pumpe und damit der Wasserzerstäubung durch den Schalter E,
sobald die Maschinentemperatur, beispielsweise bei Stillsetzung der Maschine, einen
bestimmten Wert unterschreitet, oder setzt die Wasserumwälzpumpe t durch Betätigung
des Schalters E in Betrieb bei gleichzeitiger Freigabe des Kaltwasserzuflusses durch
Öffnen des Kaltwasserabsperrventils C, sobald die Maschinentemperatur, beispielsweise
bei Ingangsetzung der Maschine, einen bestimmten Wert überschreitet.
-
Im Falle eines Maschinenbrandes, etwa infolge elektrischen Kurzschlusses,
wird durch Betätigung eines Brandklappenschalters F von Hand oder selbsttätig durch
ein fernbetätigtes Schütz G über den Servomotor A die Luftmengenregelklappe 3 geschlossen
und die Luftmengenregelklappe q. geöffnet, so daß der Maschinenkühlluftkreislauf
geschlossen ist und der entstandene Maschinenbrand von selbst erstickt oder mittels
einer Kohlensäurefeuerlöschanlage gelöscht werden kann. Ein dabei entstehender Luftüberdruck
gleicht sich über die durch überdruck sich selbsttätig öffnende Luftabsperrklappe
2 ins Freie aus.
-
Bei einem gegebenenfalls möglichen Versagen der selbsttätigen Regler
stellen sich von selbst die Luftmengenregelklappe 3 in die voll geöffnete Stellung,
die Luftmengenregelklappen q. und 5 in die voll geschlossene Stellung, so daß über
die sich selbsttätig durch Unterdruck öffnende Luftabsperrklappe i und die durch
Überdruck sich selbsttätig öffnende Luftabsperrklappe 2 die Kühlluftversorgung für
die elektrischen Maschinen bzw. Apparate jederzeit gesichert ist. Gleichzeitig wird
in einem derartigen Fall die die Wasserzerstäubung bewirkende Wasserumwälzpumpe
t selbsttätig durch Auslösen des Schalters E außer Betrieb gesetzt, und das Kaltwasserregelventil
B bzw. das Kaltwasserabsperrventil C werden selbsttätig geschlossen.