Besondere Isolierung der Wicklungsanordnung am Läufer von Turbomaschinen
Man ist bei Turbomaschinen (Generatoren oder Motoren) öfter gezwungen, am Läufer
außer der Erregerwicklung noch eine besondere Dämpferwicklung unterzubringen. Die
Dämpferwicklung befindet sich dabei in den Nuten der Erregerwicklung, und zwar im
oberen Teil zwischen der Erregerwicklung und dem Nutenverschlußkeil. Die Stirnringe
für die Dämpferwicklung sind unterhalb der Wickelkopfkappen untergebracht. Derartige
Dämpferwicklungen sind bei Turbogeneratoren vor allem zum Wegdämpfen des inversen
Ankerrückwirkungsfeldes beim Auftreten von Schieflast erforderlich. Bei Turbomotoren
sollen sie die Anlaufverhältnisse verbessern.Special insulation of the winding arrangement on the rotor of turbo machines
With turbo machines (generators or motors) you are often forced to work on the rotor
to accommodate a special damper winding in addition to the exciter winding. the
The damper winding is located in the grooves of the exciter winding, namely in the
upper part between the excitation winding and the slot wedge. The forehead rings
for the damper winding are located below the winding head caps. Such
In turbo generators, damper windings are primarily used to dampen away the inverse
Anchor reaction field required when unbalanced loads occur. With turbo engines
they should improve the starting conditions.
Die ständige Steigerung der Leistung von Turbomaschinen sowie die
Einführung der Wasserstoffkühlung hat dazu geführt, daß man neuerdings die Erregerleiter
des Turboläufers mit Innenkühlung ausrüstet, wobei die Anordnung entweder derart
ist, daß der vom Kühlmittel durchströmte Kanal vom blanken Kupfer des Erregerleiters
allseitig umschlossen ist, oder derart, daß der Erregerleiter seitliche muldenförmige
Kanäle besitzt, die nach der Nutisolierhülse zu offen sind und in denen das Kühlmittel
in axialer Richtung strömt. Eine andere Anordnung mit Innenkühlung des Erregerleiters
besteht darin, daß in den übereinanderliegenden flachen Erregerleitern und an den
Zwischenisolierungen Längsschlitze für den Durchtritt des Kühlmittels in radialer
Richtung vorgesehen sind. Das Kühlmittel kommt dabei ebenfalls in unmittelbare Berührung
mit dem Erregerkupfer.The constant increase in the performance of turbo machinery as well as the
Introduction of the hydrogen cooling has led to the fact that one of the pathogen conductors
of the turbo rotor equipped with internal cooling, the arrangement either in such a way
is that the channel through which the coolant flows is from the bare copper of the excitation conductor
is enclosed on all sides, or in such a way that the excitation conductor is laterally trough-shaped
Has channels that are too open after the slot insulating sleeve and in which the coolant
flows in the axial direction. Another arrangement with internal cooling of the excitation conductor
consists in the fact that in the superimposed flat exciter conductors and on the
Intermediate insulation Longitudinal slots for the coolant to pass through in radial direction
Direction are provided. The coolant also comes into direct contact
with the exciter copper.
Bei derartigen Anordnungen mit Innenkühlung der Erregerleiter bereitet
nun der Austritt des Kühlmittels Schwierigkeiten, wenn das Kühlmittel nur bis zur
Ballenmitte den Erregerleiter durchströmt und dort durch Öffnungen in den Hohlleitern
bzw. über Durchbrechungen an der Leiterisolierung und an den Nutenverschlußkeilen
die Nut verläßt und in den Luftspalt der Maschine übertritt.In such arrangements with internal cooling, the excitation conductor prepares
now the leakage of the coolant difficulties if the coolant is only up to
The excitation conductor flows through the center of the bale and through openings in the waveguides
or via openings in the conductor insulation and on the slot wedges
leaves the groove and enters the air gap of the machine.
Beispielsweise zeigt die Fig. 1 der Zeichnung eine derartige Anordnung
an dem Nutquerschnitt und an der Stelle, an der das Kühlmittel die hohlen Nutleiter
verläßt. 1 und 2 sind einzelne Erregerleiter, die aus zwei Teilleitern bestehen,
die mit muldenförmigen Vertiefungen einander gegenüberliegen und so einen Hohlraum
3 für das Hindurchleiten des Kühlmittels bilden. In der Ballenmitte besitzen diese
Hohlleiter seitliche Öffnungen 4, durch die sowie durch Isolationsunterbrechungen
das Kühlmittel in einen seitlichen radialen Kanal 5 eintritt, von wo es in radialer
Richtung durch Öffnungen 6 im Nutenverschlußkeil in den Luftspalt gelangt.For example, FIG. 1 of the drawing shows such an arrangement
at the groove cross-section and at the point where the coolant touches the hollow groove conductor
leaves. 1 and 2 are individual excitation conductors that consist of two sub-conductors,
which face each other with trough-shaped depressions and thus create a cavity
3 form for the passage of the coolant. In the middle of the bale they have
Waveguide lateral openings 4, through and through insulation interruptions
the coolant enters a lateral radial channel 5, from where it is radially
Direction passes through openings 6 in the slot wedge into the air gap.
Bei einer derartigen Anordnung stellen die Austrittsstellen des Kühlmittels
aus dem Läuferballen eine bezüglich der Isolation gefährliche Stelle dar. An den
Durchbrechungsstellen ist der Erregerleiter von dem Bulleneisen nur durch kurze
Strecken der Oberflächenisolierung des Isoliermaterials getrennt, so daß die Kriechwegisolation
verhältnismäßig schlecht ist. Um zusätzliche Kriechwegstrecken bzw. eine bessere
Oberflächenisolierung der Erregerwicklung gegenüber dem Läuferballen zu schaffen,
könnte man zwischen den Nutenverschlußkeilen der Fig. 1 und dem obersten Erregerleiter
noch eine zusätzliche Isolierung in Form einer Isolier stoffplatte einfügen, so
daß auch der oberste Erregerleiter noch über eine genügende Kriechwegisolierung
vom Ballmeisen getrennt ist und dementsprechend auch beim Eintreten von Überspannungen
;m der Erregerwicklung die Gefahr eines Überschlages zum Ballen hin nicht besteht.
Ähnliche Verhältnisse bestehen auch, wenn an den übereinanderliegenden Erregerleitern
und an den Zwischenisolierungen Längsschlitze für den Durchtritt des Kühlmittels
in radialer Richtung vorgesehen sind. Auch hier ist das Erregerkupfer an einzelnen
Stellen nur durch kurze Kriechstrecken an der Leiterisolierung von den Nutenverschlußleeilen
bzw. dem Bulleneisen getrennt, so daß man zusätzliche Isolierplatten an diesen Stellen
anordnen m;uß.With such an arrangement, the outlet points for the coolant
from the ball of the runner represents a dangerous point in terms of insulation
The pathogen conductor from the bull iron is only broken through short ones
Stretch the surface insulation of the insulating material separated so that the creepage insulation
is relatively bad. For additional creepage distances or a better one
To create surface insulation of the excitation winding from the rotor ball,
could be between the slot wedges of Fig. 1 and the topmost excitation conductor
insert additional insulation in the form of an insulating material plate, see above
that the topmost exciter conductor still has sufficient creepage insulation
is separated from the ball tit and accordingly also in the event of overvoltages
; m the excitation winding does not pose a risk of overturning towards the bale.
Similar conditions also exist when on the exciter conductors lying one above the other
and longitudinal slots on the intermediate insulation for the coolant to pass through
are provided in the radial direction. Here, too, the excitation copper is on individual
Place only through short creepage distances on the conductor insulation from the slot locking parts
or the bull iron separated, so that you have additional insulating plates at these points
to arrange m; uss.
Wenn nun an der Turbomaschine einerseits eine Dämpferwicklung der
geschilderten Art vorgesehen werden soll, andererseits aber Hohlleiter oder Leiter
mit Innenkühlung und mit Austritt des Kühlmittels in der Bullenmitte verwendet werden,
so ergeben sich zusätzliche Schwierigkeiten dadurch, daß nunmehr kein Raum für die
Unterbringung einerseits der Nutstäbe der Dämpferwickl:ung, andererseits der zusätzlichen
Isolierung,
die die Kriechstrecken verlängern soll, vorhanden ist. Gemäß der Erfindung werden
die geschilderten Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß die Nutstäbe der Dämpferwicklung
in an sich bekannter Weise am Anfang und am Ende in gut leitender Verbindung mit
den den Dämpferstrom übernehmenden Nutenverschlußkeilen stehen, daß sie aber im
mittleren Teil (insbesondere im Bereich des Kühlmittelaustritts aus dem Ballen)
durch eine die Kriechwegisolierun:g zwischen den Erregerleitern und dem Balleneisen
vergrößernde Isolierschicht ersetzt sind.If now on the one hand a damper winding of the turbo machine
described type is to be provided, but on the other hand waveguide or conductor
be used with internal cooling and with the coolant exiting in the middle of the bull,
so there are additional difficulties due to the fact that there is now no room for the
Accommodation of the slot bars of the damper winding on the one hand, and the additional ones on the other
Insulation,
which is intended to extend the creepage distances is present. According to the invention
the difficulties described eliminated by the fact that the slot bars of the damper winding
in a manner known per se at the beginning and at the end in good conductive connection with
the groove locking wedges that take over the damper current, but that they are in the
middle part (especially in the area of the coolant outlet from the bale)
by the creepage distance insulation between the excitation conductors and the ball iron
enlarging insulating layer are replaced.
Die Zeichnung zeigt im Längsschnitt die neue Anordnung, wobei als
Nutquerschnitt in der Ballenmitte die Anordnung nach Fig. 1 vorausgesetzt ist. 7
ist das aktive Balleneisen, 8 sind die Nuten für die Aufnahme der gemäß der Fig.
1 ausgebildeten Hohlleiter der Erregerwicklung. Über dieser Erregerwicklung ist
nun in den Nuten noch eine Dämpferwicklung 9 angeordnet, die im Wickelkopf in die
Stirnverbindungsringe 14 übergeht. Oberhalb der Stirnverbindungsringe befindet sich
die Läuferkappe 11. Im Ballen liegt oberhalb der Dämpferstäbe der Nutenverschlußkeil
12. Die Nutleiter der Dämpferwicklung gehen nun nicht von dem einen Ballenende bis
zum anderen durch, sie sind vielmehr im Mittelteil, und zwar insbesondere im Bereich
des Austritts des Kühlmittels aus dem Ballen, durch Isolierstäbe bzw. Platten 13
ersetzt, die den Kriechweg für die Isolierung der Erregerwicklung gegenüber dem
Balleneisen vergrößern. Damit die Ströme in der Dämpferwicklung sich trotzdem ungehindert
ausbilden können, ragen die Kurzschlußringe der Dämpferwicklung in bekannter Weise
mit stabartigen Ansätzen 9 in die Nuten hinein und liegen mit diesen Ansätzen gut
leitend an den Nutenverschlußkeilen 12 an, so daß der Dämpferstrom hier in den Nutenverschlußkeil
übertritt, wodurch das Zustandekommen der Dämpferwirkung in derselben Weise möglich
wird wie bei durchgehenden Dämpferstäben in den Nuten.The drawing shows the new arrangement in longitudinal section, with as
Groove cross-section in the center of the bale, the arrangement according to FIG. 1 is assumed. 7th
is the active bale iron, 8 are the grooves for receiving the according to Fig.
1 trained waveguide of the excitation winding. Above this excitation winding is
now a damper winding 9 is arranged in the grooves, which in the end winding in the
End connecting rings 14 merges. Above the end connection rings is located
the runner cap 11. The groove locking wedge is located in the ball above the damper rods
12. The groove conductors of the damper winding now do not go from one end of the bale to
on the other hand, they are rather in the middle part, in particular in the area
the exit of the coolant from the bale, through insulating rods or plates 13
that replaces the creepage distance for the isolation of the excitation winding from the
Enlarge ball iron. So that the currents in the damper winding are still unhindered
can form, the short-circuit rings of the damper winding protrude in a known manner
with rod-like approaches 9 into the grooves and are good with these approaches
conductive to the slot wedge 12, so that the damper flow here in the slot wedge
crosses, whereby the creation of the damper effect is possible in the same way
becomes as with continuous damper rods in the grooves.