NO760797L - - Google Patents

Description

VÆSKEAVKJOLT STATORBLIKKPAKKE I EN ELEKTRISK MASKIN

Oppfinnelsen vedrorer en væskeavkjolt statorblikkpakke i en elektrisk maskin med viklingselementer anordnet i spor.

Det er kjent å avkjole statorblikkpakken i en væskeavkjolt elektrisk maskin på blikkryggen med innlagte ror (Neue Ziiri-cher Zeitung, 24.8.1966, s. 4 og 5). Kjolerorene som ligger ved blikkpakkens rygg er lagt i spor (se fig. la) og presset radialt innad ved et fjærsystem. Denne losning har den fordel at kjolerorene lett kan skiftes ut ved lekkasje. Av temperatur-forlopet i jernet (se fig. lb) fremgår at denne avkjoling av statorblikkpakken understottes effektivt.av statorviklingen. Nevnte avkjoling er i det aktuelle anvendelsesområde, ved de i dag vanlige utnyttelser og magnetiske materialer begrenset til ca. 20 MVA/pol. Hvis samme losning anordnes for hoyere effekter pr. pol, vil temperaturene stige til verdier som overstiger de tillatte grenser. En mulighet til reduksjon av denne sterke temperaturstigning er anordning av ror direkte i statorblikkpakken (Brown, Boveri Mitteilungen, bd. 53, nr. 9, september 1966, s. 506). Denne utforelsesform er illustrert i fig. 2a. Av det temperaturforlop som er gjengitt i fig. 2b fremgår at en del av jernvarmetapet overfores til statorviklingens kjole-vann. Ved denne anordning okes kjolevirkningen ytterligere. I kjolerorene induseres en spenning, slik at rorene må isoleres for at man skal unngå kortslutning i blikkpakken ("Blechschlusse). Dessuten må det for innforing av kjolerorene anordnes tilstrek-kelig klaring, slik at varmeovergangen mellom blikkpakke og kjolemiddel ikke blir entydig definert. Ved svikt av et slikt kjoleror vil utskiftning ikke eller meget vanskelig kunne skje. En annen losning er beskrevet og avbildet i "57. Technical Features and Economic Implications of the Seitevare Water-Cooled Hydro-Generator", Liege 1970, s. 4-6. Statorblikkpakken avkjoles ved hjelp av kjoleplater som er lagt inn med aksiale avstander (fig. 3). Denne avkjoling er effektiv, men de innlagte kjoleplater innebærer et stort oppbud og tap av aktivt volum.

I US patentskrift 2 664 512 er det beskrevet et gasskjoling av en rotorblikkpakke og en rotorvikling. Ved denne anordning er sporene forsynt med kanaler anordnet på overflaten av ledernes isolasjon og direkte i lederne. Denne losning er dog bare egnet for gasskjoling.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å unngå.manglene ved de kjente losninger og tilveiebringe en væskeavkjolt statorblikkpakke, som avkjoles effektivt og er konstruktivt enkel og re-parerbar.

Denne oppgave loses ifolge oppfinnelsen ved at det er anordnet minst en kjolekanal i sporet mellom minst.en hovedisolasjon for et viklingselement og statorblikkpakken.

Fordelen ved oppfinnelsen ligger spesielt i at det oppnås en mer intens avkjoling, slik at en vesentlig okning i den spesi-fikke effekt pr. pol blir mulig. Anordningen ifolge oppfinnelsen kan fremstilles uten storre oppbud.

Det er videre hensiktsmessig at kjolekanalen er anordnet i sporbunnen. Ved denne utforelsesform ligger kjolekanalen forholds-vis dypt i statorblikkpakken. Det vil være fordelaktig å anord-ne ytterligere kjolekanaler i statorblikkpakkens rygg og/eller innenfor pakken. Ved denne anordning kan en enda mer intens kjoling oppnås. I de fleste tilfelle er de blotte kjolekanaler lite egnet, fordi dynamoblikkene med lave tapstall lett korro-derer. Det er således hensiktsmessig at kjolekanalene inneholder kjoleror. Dermed har man unngått eller i det minste redusert faren for korrosjon og lekkasje. Kjolekanalenes hhv. kjolerorenes tverrsnitt er ved en foretrukket utforelsesform dimensjonert slik at kjolevæskeoppvarmingen pr. kanal eller ror er maksimalt 20°. Denne dimensjonering av tverrsnittene muliggjor en okonomisk utformning av statorblikkpakken. Med fordel er kjolerorene, som spesielt er anordnet i sporbunnen, utfort med halvrundt profil. Kjolerorene står under en spenning som av-henger av statorblikkpakkens anbringelsessted. Det vil derfor være hensiktsmessig at i det minste de kjoleror som er anordnet i sporet hhv. innenfor statorblikkpakken er elektrisk isolert eller fremstilt av et elektrisk isolerende hhv. anti-magnetisk materiale. For oppnåelse av en bedre varmeovergang, blir mellomrom mellom kjoleroret og statorblikkpakken ved ytterligere en utforelse fylt med en varmeledende masse.

I tegningen er et utforelseseksempel av oppfinnelsens gjenstand skjematisk illustrert. Fig. la viser en losning ifolge teknikkens stilling av en væskeavkjolt statorblikkpakke. Fig. lb viser et temperatorforlop målt i statorblikkpakken ifolge fig. la. Fig. 2a viser en annen losning ifolge teknikkens stilling av en væskeavkjolt statorblikkpakke. Fig. 2b viser et temperaturforlop målt i statorblikkpakken ifolge fig. 2b. Fig. 3 viser en tredje losning ifolge téknikkens stilling av en væskeavkjolt statorblikkpakke.

Fig. 4 viser et utforelseseksempel av oppfinnelsen.

Fig. 5a er en skjematisk gjengivelse av en del av den væskeav-kjolte statorblikkpakke ifolge fig. 4. Fig. 5b viser et temperaturforlop målt i statorblikkpakken ifolge fig. 5a.

I fig. la er en del av statorblikkpakken betegnet 1. Det er vist et spor 2 og en kjolekanal 3 i statorblikkpakkens rygg. I fig. 2a, 3, 4 og 5a er like deler forsynt med samme henvis- ningstall som i flg. la. I fig. 2a betegner 4 kjolekanaler innenfor statorblikkpakken 1. I fig. 3 er en kjoleplate betegnet med 5 og et kjoleror som er lagt i platen 5 er betegnet med 6. Ifolge fig. 4 er viklingselementer betegnet med 7 og hovedisolasjonen med 8. En låsekile er betegnet med 9, et underlag med 10 og et mellomlegg med 11. Et kjoleror anordnet i sporets bunn er betegnet med 12 og kjolerorets 12 isolasjon med 13. Mellomrom mellom kjoleroret 12 og statorblikkpakken 1 er betegnet med 14 og fylt med en varmeledende masse. En kjolekanal hhv. kjolerorets 12 indre rom er betegnet med 15.

Ifolge fig. la er statorblikkpakken 1 forsynt med sporet 2 og kjolekanalen 3 anordnet i pakkens rygg for et ikke vist kjoleror. I fig. lb ses temperaturfordelingen i statorjernet. Statorviklingens kjoling bidrar naturligvis også til jernets kjoling, men omtrent midt i blikkpakken kan jernets avkjoling bli utilstrekkelig. Den andre kjente losning med kjolekanaler 4

som inneholder kjoleror (fig. 2a) viser et gunstigere temperaturforlop i statorblikkpakken 1 (se fig. 2b),men utskiftning av et slikt kjoleror ved svikt er meget komplisert. Den tredje,

kjente utforelsesform ifolge fig. 3 omfatter kjoleplatene 5 som er lagt inn med aksial avstand og omfatter meanderlignende an-ordnede kjoleror 6. Denne losning er konstruktivt komplisert og innebærer et stort tap av aktivt volum.

I fig. 4 er et utforelseseksempel av oppfinnelsen skjematisk gjengitt. De to viklingselementer 7, f.eks. to vannavkjolte

Roebel-staver, er anordnet i sporet 2 i statorblikkpakken 1 og fastholdt ved hjelp av en låsekile 9. Under låsekilen 9 er un-derlaget 10 anordnet og mellom de to viklingselementer 7 ligger mellomlegget 11. Viklingselementene 7 er forsynt med hovedisolasjonen 8. I bunnen av sporet 2, mellom hovedisolasjonen for det nedre viklingselement 7 og statorblikkpakken l,er det halvrundt kjoleroret 12 innlagt. Kjoleroret 12 er forsynt med -iso-lasjonen 13, men kan også bestå av et elektrisk isolerende eller ikke-metallisk materiale. Mellomrommene 14 mellom kjoleroret 12 hhv. dette rors isolasjon 13 og statorblikkpakken 1 er fyllt med en varmeledende masse, slik at det oppnås en bedre varmeovergang. Kjolerorets 12 tverrsnitt er dimensjonert slik at kjolevæskeoppvarmingen maksimalt utgjor 20° pr. ror. I fig. 5b ses den temperaturfordeling som er målt i statorblikkpakken ifolge fig. 5a hhv. fig. 4. I dette temperaturforlop ses virkningen av alle tre kjolesystemer: til venstre virkningen av kjolekanalen 3, som er anordnet i statorblikkpakkens 1 rygg,

til hoyre for midten virkningen av kjolekanalen 15 hhv. kjoleroret 12 i sporets bunn og helt til hoyre virkningen av vik-lingens kjoling.

Oppfinnelsens gjenstand er selvsagt ikke begrenset til det som er vist i tegningen. Kjolekanalene eller kjolerorene som er anordnet mellom viklingselementene og statorblikkpakken kan kombineres med andre kjolemetoder, f.eks. med kjolekanalene 4 anordnet innenfor statorblikkpakken eller med andre i og for seg kjente kjolesystemer.

Claims (9)

1. Væskeavkjolt statorblikkpakke i en elektrisk maskin med viklingselementer anordnet i spor, karakterisert ved at det i sporet (2), mellom minst en hovedisolasjon (8) for et viklingselement (7) og statorblikkpakken (1) er anordnet minst en kjolekanal (15).

2. Væskeavkjolt statorblikkpakke som angitt i krav 1, karakterisert ved at kjolekanalen (15) er anordnet i sporets bunn.

3. Væskeavkjolt statorpakke som angitt i krav 1, karakterisert ved at det i statorblikkpakkens (1) rygg og/eller innenfor pakken er anordnet ytterligere kjolekanaler (3,4).

4. Væskeavkjolt statorblikkpakke som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at i det minste noen kjolekanaler (15, 3,4) inneholder.kjoleror (12).

5. Væskeavkjolt statorblikkpakke som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at kjolekanalenes (15,3,4) og/eller kjolerorenes (12) tverrsnitt er dimensjonert slik at kjolevæskeoppvarmingen pr. kanal eller ror maksimalt er 20°.

6. Væskeavkjolt statorblikkpakke som angitt i krav 1, 2 og 4, karakterisert ved at kjolerorene (12) er utfort med halvrundt profil.

7. Væskeavkjolt statorblikkpakke som angitt i krav 4, karakterisert ved at kjolerorene (12) som er anordnet innenfor statorblikkpakken (1) og/eller i sporet (2), er elektrisk isolert eller består av et elektrisk isolerende materiale.

8. Væskeavkjolt statorblikkpakke som angitt i krav 4, karakterisert vedati det minste noen av de kjoleror som er anordnet i sporet (2), i statorblikkpakkens (1) rygg eller innenfor.pakken, består av et ikke-metallisk materiale.

9. Væskeavkjolt statorblikkpakke som angitt i krav 4, karakterisert ved at mellomrommene (14) mellom kjoleroret (12) og statorblikkpakken (1) er fyllt med en varmeledende masse.