-
Gasgekühlte elektrische Maschine Verbesserungen an gasgekühlten dynamoelektrischen
Maschinen, besonders mit Wasserstoff gekühlten Maschinen, haben starke Erhöhungen
ihrer Leistungsbemessung ermöglicht. Die Endanschlüsse für diese Maschinen hatten
im allgemeinen eine ausreichende Stromfestigkeit bzw. -belastbarkeit, um diese Erhöhungen
aufzunehmen. Bei der neueren Weiterentwicklung von gasgekühlten Maschinen war jedoch
die Stromfestigkeit der Durchführungen der Endanschlüsse zu einem begrenzenden Faktor
bezüglich der weiteren Erhöhung in der Leistungsbemessung der Maschine geworden.
-
Man hat deshalb versucht, auch die Leitungsdurchführungen zu kühlen,
und es ist bereits bekannt, dies dadurch zu erreichen, daß man die Leitungsdurchführungen
einer elektrischen Maschine in Form von zwei konzentrisch angeordneten rohrförmigen
Hohlräumen ausbildet und durch diese Hohlräume einen Kühlstrom schickt, der durch
eine besondere Druckquelle erzeugt wird. Diese Vorrichtung weist jedoch neben der
besonders erforderlichen Druckquelle noch den Nachteil auf, daß die Kühlmittelzu-
und -ableitungen außerhalb der Maschine angeordnet und daher leicht mechanischen
Zerstörungen ausgesetzt sind.
-
Diese Nachteile werden jedoch dadurch vermieden, daß bei einer gasgekühlten,
elektrischen Maschine od. dgl. mit einem gasdichten Gehäuse, das in Hochdruck- und
Niederdruckgaskammern unterteilt ist, zwischen denen ein Kühlgasstrom durch
die
Maschine hindurch unterhalten wird, erfindungsgemäß die Leitungsdurchführungen von
Zweigströmen des Kühlgasstromes durchströmt werden.
-
Auf diese Weise wird eine erhöhte Stromfestigkeit bzw. Belastbarkeit
von gasgekühlten dynamoelektrischen Maschinen ohne Erhöhung der Abmessungen der
Durchführungsisolatoren und mit sehr einfachen Mitteln erreicht. Der Vorschlag der
Erfindung hat nur in Verbindung mit Maschinen od. dgl. mit gasdichtem Gehäuse mit
von einem Kühlgasstrom durchströmten Hoch- und Niederdruckkammern erfinderische
Bedeutung.
-
Die Erfindung ist im nachstehenden an Hand eines Ausführungsbeispiels
veranschaulicht. Es zeigt Fig. I im Längsschnitt eine gasgekühlte, vollständig gekapselte
dynamoelektrische Maschine nach der Erfindung, Fig. 2 einen Teil der Maschine nach
Fig. I im Schnitt nach der Linie II-II, Fig.3 einen der Durchführungsisolatoren
nach Fig. 2 im Längsschnitt nach der Linie III-III in einem größeren Maßstab, Fig.
4 einen Querschnitt desselben nach der Linie IV-IV in Fig. 3 und Fig. 5 einen Längsschnitt
durch das äußere Ende der Durchführung nach der Linie V-V in Fig. 3. Die Zeichnung
zeigt eine gebräuchliche dynamoelektrische Maschine der mit Wasserstoff oder Luft
gekühlten Bauart. Der Läufer oder Drehfeldkörper 6 derselben weist eine Welle 7
auf, die in geeigneten Lagern (nicht dargestellt) läuft, sowie einen magnetischen
Kern mit einer Erregerwicklung im Umfangsteil desselben.
-
Der Ständer 8 der Maschine weist eine Ankerwicklung 9 in einem lamellierten
magnetischen Kern auf, der in einer feststehenden Halterung angebracht ist. Diese
Halterung umfaßt einen zylindrischen Mantel Io, dessen Enden mit radial starren
Endringen II verschweißt sind. In gewissem Abstand von dem Mantel Io ist ein Rahmen
I2 angeordnet, der einen rohrförmigen Körper I3 aufweist, dessen Enden ebenfalls
mit den Endringen II verschweißt sind. Der Kern des Ständers ist zwischen den Enden
des Rohrkörpers in geeigneter Weise gehalten. Lagerschilde I4, die in bekannter
Weise lösbar an den Endringen II befestigt sind, sind in der Mitte mit entsprechenden
Wellendichtungen (nicht dargestellt) versehen.
-
An jedem Endteil des Rohrkörpers I3 ist eine Prallplatte I5 befestigt,
die sich in radialer Richtung nach innen bis zur Läuferwelle erstreckt. Im mittleren
Teil verläuft die Prallplatte in der Achsrichtung, derart, daß ein Gehäuse für ein
auf der Läuferwelle angebrachtes Gebläse I6 bzw. 24 gebildet wird.
-
Der Rahmen I2 enthält radiale Tragplatten I7, die an dem Rohrkörper
I3 zwischen dessen Enden befestigt sind, um längs verlaufende Stäbe I8 zu halten,
auf denen die Ständerlamellen I9 vereinigt sind. Diese Lamellen werden durch Spannglieder
2o zusammengehalten. An den Spanngliedern 2o liegen verstellbare Muttern 2I an,
welche auf die Gewindeenden von Stiftschrauben aufgeschraubt sind, welche die Spannglieder
2o durchdringen und in Gewindelöchern an den Enden der Stäbe I8 sitzen.
-
Der den Ständerkern tragende Rahmen I2 enthält Zuführungstaschen 22
für das Kühlgas. Die Taschen sind in Öffnungen in den radialen Platten I7 eingesetzt
und hierdurch in ihrer Lage gehalten, wobei die Innenkanten der Taschen 22 an den
Längsstäben I8 befestigt sind. Diese Kanäle sind an ihren Enden offen, um eine Verbindung
mit dem Raum an den Enden des Kerns herzustellen, und sind außerdem an ihrer radial
nach innen liegenden Seite offen, um mit radialen Lüftungskanälen im Ständerkern
Verbindung zu haben.
-
Die Lamellen des Ständerkerns sind in Gruppen angeordnet, zwischen
denen jeweils ein Lüftungsschlitz 23 besteht. Diese Schlitze 23 erstrecken sich
vom Umfang des Kerns bis zum Luftspalt und können in bekannter Weise in radiale
Einlaß- und Auslaßkanäle durch geeignete Abstandselemente unterteilt werden, die
zwischen den benachbarten Lamellen der benachbarten Gruppen angeordnet sind. Die
Einlaß- und Auslaßkanäle sind abwechselnd vorgesehen, so daß die Einlaßkanäle eine
Verbindung der Taschen 22 mit dem Luftspalt und die Auslaßkanäle eine Verbindung
des Luftspalts mit dem Raum zwischen den Taschen 22 und dem Rohrkörper I3 herstellen.
-
In dem Rohrkörper I3 sind in der Längsrichtung verteilt Öffnungen
25 zwischen geeigneten Kühleinheiten 26 vorgesehen, die den Durchtritt des Kühlgases
aus dem Raum zwischen den Taschen und dem Rahmen zu dem Raum zwischen dem Rahmen
und dem Mantel und dem betreffenden Paar der Kühleinheiten ermöglichen. Die Kühleinheiten
26 von üblicher Bauart erstrecken sich über die ganze Länge des Mantels und liegen
in dem Raum zwischen dem Mantel und dem Rohrkörper längs gegenüberliegenden Seiten
der Reihe von Öffnungen 25 und im Wege des im Umfangssinn bewegten Wasserstoffes.
-
Die Ankerwicklung g ist mit Zuführungsleitern 28 verseben, die an
geeignete Enddurchführungen 29 angeschlossen sind. Diese Durchführungen sind gasdicht
in einem kastenartigen Ansatz 30 angebracht, der an .dem Mantel io über einer
Öffnung desselben angeschweißt ist. Der Kasten 3o bildet gemeinsam mit 'den Lagerschilden
1q., den Endringen ii und dem Mantel io .ein. Gehäuse, welches die Maschine vollständig
einschließt.
-
Die Durchführungen 29 können, aus normalen Hochspannungs Durchführungsisolatoren
gefertigt sein., die für Gaskühlung eingerichtet worden sind. Dementsprechend weisen
diese Durchführungen einen Isolator etwa aus keramischem Werkstoff 31 auf, der sich
durch die Wand des Gehäuses erstreckt und gasdicht darin angebracht ist. Jeder Durchführungsisolator
enthält einen hohlen Kupferbolzen oder rohrförmigen Leiter 32, dessen eines Ende
in dem Gehäuse mit einem Zuführungsleiter 28 für den Anker verbunden ist. Das andere
Ende des Bolzens 32 liegt außerhalb des Gehäuses und
dient als Anschlußklemme
der Maschine. Der innere Hohlraum des Bolzens ist durch Trennmittel 33 in parallele
Kanäle 34 und 35 unterteilt. Die Trennmittel können in einem gleichachsigen Rohr
bestehen, sind jedoch gemäß der Darstellung vorzugsweise ein Kupferband, welches
sich im wesentlichen über die Länge des Bolzens erstreckt und axial darin verkeilt
ist. Das äußere Ende des Bolzens ist in geeigneter Weise etwa durch zwei halbmondförmige
Scheiben 36 verschlossen, die zwischen den Seiten des Bandes 33 und der Innenwand
des Bolzens eingeklemmt und verlötet sind. Zum äußeren Ende des Bolzens hin hat
das Band 33 eine Öffnung 37, durch welche der Kanal 34 mit dem Kanal 35 in Verbindung
steht.
-
Das im Innern des Gehäuses befindliche Ende des Bolzens 32 trägt eine
becherartige Kappe 39, die angelötet ist. Ein Zuführungsleiter 28 ist lösbar an
der Kappe 39, etwa durch Bolzen bzw. Schrauben 4o befestigt, die darin versenkt
sind, um Punkte einer die Koronabildung begünstigenden Feldkonzentration zu vermeiden.
Der Zuführungsleiter 28 und die Kappe 39 sind, etwa durch Bohren, mit fluchtenden
Öffnungen versehen, die einen Einlaß 4I bilden, welcher den Kanal 34 mit dem Raum
zwischen dem Mantel Io und dem Rohrkörper I3 verbindet. Bohrungen 42 an der Seite
der Kappe 39 und des Bolzens 32 bilden einen Auslaß, welcher den Kanal 35 mit demselben
Raum zwischen dem Mantel Io und dem Rohrkörper I3 verbindet.
-
Durch geeignete Hilfsmittel wird lüftendes Gas aus einem Raum von
verhältnismäßig hohem Gasdruck in die Einlaßöffnung jedes Durchführungsisolators
geleitet. Diese Hilfsmittel bestehen in einem Leitungsrohr 43, das sich durch den
Rohrkörper I3 erstreckt und mit dem einem Ende in die Kammer von verhältnismäßig
hohem Gasdruck geöffnet ist, die durch den Rohrkörper I3, die Prallwand I5 und das
eine Ende des Ständerkerns I9 gebildet wird. Das Leitungsrohr 43 kann aus einem
geeigneten Werkstoff bestehen und ist vorzugsweise ein Stück Metallrohr, das an
den Rohrkörper I3 angeschweißt ist, derart, daß sein freies Ende 45 einen geeigneten
Abstand von dem Ende des Hochspannungsisolators hat und ein entsprechender Spalt
dazwischen besteht. Die Rohrleitung ist in einer solchen Lage befestigt, daß das
durchströmende Gas in die Einlaßöffnung 4I des Durchführungsisolators geblasen wird.
Der Spalt zwischen der Leitung 43 und dem zugeordneten Hochspannungsisolator ist
groß genug, damit das Spannungsgefälle in dem dazwischenliegenden Gasraum unter
demjenigen liegt, welches für eine Koronabildung erforderlich ist. Das freie Ende
45 der Rohrleitung 43 ist derart verbreitert, daß eine Fläche gebildet wird, die
frei von Punkten einer die Koronafestigkeit überschreitenden Feldkonzentration ist.
Bei Maschinen, welche niedrige Gebläsedrücke entwickeln, können die Rohrleitung
43 und der zugehörige Isolator 29 mit einer geeigneten Koronaabschirmung versehen
sein, um einen kleineren Spalt zwischen der Leitung und dem Isolator zuzulassen.
Beim Betrieb der Maschine treibt jedes der Gebläse I6 und 24 lüftendes Gas unter
verhältnismäßig hohem Druck in einem Raum bzw. in eine Kammer, welche die Stirnverbindungen
der Ständerwicklung enthält. Das Gas strömt über die Stirnverbindungen des Ständers,
von da in die längs verlaufende Tasche 22 zum Umfang des Ständerkerns, radial nach
innen durch die Einlaßkanäle 23 zum Luftspalt der Maschine, entweder in der Umfangs-
oder der Achsrichtung zu den Auslaßkanälen 23 und radial nach außen durch die Öffnungen
25 des Rohrkörpers I3 in dem Raum zwischen dem Mantel und dem Rohrkörper I3 und
zwischen zwei Kühlern 26. Zwischen den Kühlern teilt sich das Lüftungsgas und strömt
in der Umfangsrichtung nach entgegengesetzten Seiten durch die Kühler, worauf sich
das gekühlte Gas wiederum teilt und in der Achsrichtung nach beiden Enden des Gehäuses
in einen Raum bzw. eine Kammer von verhältnismäßig niedrigem Druck strömt. Bei einem
verhältnismäßig niedrigen Druck strömt das Lüftungsgas als dann radial einwärts
durch Öffnungen 44 des Rohrkörpers in den Eintrittsraum des Gebläses zwischen Lagerschild
I4 und Prallplatte I5, um durch die Gebläse I6 und 24 von neuem durch die Maschine
hindurch im Umlauf gesetzt zu werden.
-
Einen Teil des kühlen Lüftungsgases, das aus dem Gebläse I6 austritt,
wird aus dem unter verhältnismäßig hohem Druck stehenden Raum durch die Leitungsrohre
43 als Gasstrahl ausgeblasen, der in die Öffnungen 4I der entsprechenden Isolatoren
eintritt. Wegen seiner verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit reißt jeder saus der
Leitung 43 austretende und in die Öffnung 4I eintretende Gasstrahl etwas von dem
umgebenden kühlen Gas aus der Niederdruckgaskammer mit sich. Im Innern jedes Isolators
strömt das Gas von der Öffnung 4I nacheinander durch die Längskanäle 34 und 35 und
wird durch die Öffnungen 42 in den Maschinenraum von verhältnismäßig niedrigem Druck
abgeführt, wo es sich mit dem Gas mischt, welches durch den Ständer und die Kühler
umgelaufen ist und zum Gebläse I6 zurückkehrt. Somit tritt der Gasstrom in unmittelbarer
Berührung mit den stromführenden Hohlbolzen der Durchführungen, so daß die Wärme
derselben abgeführt und die Stromfestigkeit bzw. -belastbarkeit jeder Durchführung
stark erhöht wird.