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Wechselstrommaschine mit über den Rücken der Statorwickelköpfe angeordneten
magnetischen Schirmen Unter den Verfahren, welche eine Vern-Ünderung dex Zusatzverluste
im Stimraum von großen Wechselstrommaschinen, insbesondere Turbogeneratoren,
ermöglichen, besteht eines der wirksamsten in der Anbringung von magnetischen Schirmen.
Wenn sie in geeigneter Weise räumlich, angeordnet werden, leiten sie den von den
Wickelkopfen ausgehenden Streufluß ab und verhindern, daß in den massiven Konstruktionsteilen
Zusatzverluste entstehen.
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Zur Verminderung der Wirbelstromverluste in den Preßplatten eines
Maschinenstators ist es bekannt, Schirme aus eng anemanderliegenden Eisenblechstreifen,
deren Schichtebenen durch die Maschinenachse verlaufen, an den Preßplatten anzubringen.
Der Streufluß, der in diese Schirme eindringt, hat aber in einer Meridianebene durchaus
das gleiche Vorzeichen, so daß für den Rückschluß noch andere Blechschirme erforderlich
sind, die in der Umfangsrichtung von einem Pol zum nachsten verlaufen. Diese Abschirmung
ist aber für die Verminderung des Streufeldes. um die Wickelköpfe nicht geeigriet.
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Unter den Ausführungsformen dieser Schirme ist diejenige besonders
interessant, bei welcher die Sclurme unmittelbar über den Wickelköpfen außerhalb
des von den Wickelköpfen gebildeten Konus angeordnet sind. Sie beschränken damit
die radiale Ausbreitung des Flusses und bringen die massiven Befestigungsteile,
wie die Preßplatte und die Wicklungsabstützung, in eine feldfreie Zone.
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Ferner ist es auch bekannt, auf den Rücken von flach ausladenden Statorwicklungen
Schirmkörper aus Blechringen vorzusehen, die in der Umfangsrichtung verlaufen. Diese
Ringe sind mit einem gewissen Abstand voneinander in axialer Richtung angeordnet,
so daß der Fluß entlang einem Halbumfang von einem Pol züm gegenüberliegenden zurückfließen
muß, d. h., der Ausgleich erfolgt über einen sehr langen Weg. Es handelt
sich hier um eine Maschine, bei der die axiale Ausladung der Rotorwickelköpfe wesentlich
kürzer als diejenige der Statorwickelköpfe ist.
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Ein genaueres Studium der Feld:verteilung auf graphische oder meßtechnische
Weise zeigt aber, daß die Anbringung der magnetischen Schirme den Streufluß erhöht
und damit auch die in den Wickelköpfen selbst entstehenden Zusatzverluste- vergrößert.
Bei der Bmessung der magnetischen Schirme ist außerdem die Große des Gesamtflusses
maßgebend. Entsprechend dem Gesamtfluß muß der Querschnitt des magnetischen Schirmes
so bemessen werden, daß keine Sättigung der Streubleche eintritt.
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Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, trotz Verwendung von magnetischen
Schirmen die Größe, des
Streufeldes zu vermindern und anderseits auch ihre
Ausführung und Befestigung zu vereinfachen. Durch die Verkleinerung des Streuflusses
ist es dann möglich, den Querschnitt und das Gewicht der Schirmpakete zu reduzieren.
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Gegenstand der Erfindung ist nunmehr eine Wechselstrommaschme, bei
der die Wickelköpfe des Stators durch eine nahezu zylindrische Ausbildung denen
des Rotors möglichst nahe gebracht sind und unmittelbar auf den Rücken der flach
ausladenden Statorwickelköpfe magnetische Schäm gegen den Streufluß angeordnet sind.
Die erwähnten Verbesserungen werden gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die
Schirme aus eng aneinanderliegenden Eisenblechstreifen bestehen, deren Ebenen durch
die Maschinenachse verlaufen und deren axiale, Länge annähernd gleich groß ist wie
die, der Wickelkopfe des Stators, und daß die Verteilung der Rotorwickelköpfe in
axialer Richtung entsprechend der raumlichen Verteilung der Statordurchflutung ausgefuhrt:
wird.
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Durch diese erfindungsgemaße. Konstruktion sind dann die stromführenden
WickelkÖpfe von Stator und Rotor mit einem Transformator zu vergleichen, dessen
Streuung dadurch vermindert wird, daß die Primärwicklung so nahe als möglich an
die Sekundärwicklung
herangebracht wird. Es ist dann noch zweckmäßig,
wie dies bei Transformatoren normaler Bauart üblich is4 beide Wicklungen in axialer
Richtung gleich lang auszuführen, d. h. die Rotorwickelköpfe in axiale Richtung
so weit zu verlängern, daß sie den flach ausladenden Statorwickelkopfen in etwa
gleicher amaler Lange gegenübersbhen. Wahrend aber beim Transformator die Imeare
Strom dichte über dir, ganzen Spulen meist konstant ist, wird sie hier vom Eisen
ausgehend gegen das Wickelkopfende zunehmend größer. Aus diesem Grund wird die,
Verteilung der Rotorwickelköpfe so ausgeführt, daß sie der räumlichen Verteilung
der Statordurchiftutung entspricht.
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Die verlängerte Bauart der Rotorwickelköpfe kann mit der üblichen
Gleichstromerregerwicklung ausgeführt werden, wobei dann die Wickelköpfe ungleichmäßig
verteilt werden müssen, d. h., die Ab-
stände der Wickelköpfe werden
mit zunehmender Ausladüng kleiner. Die Gleichstromer-regarwicklung kann aber auch
durch ein inehrphasige, Zweischichtenwicklung ersetzt werden, so wie sie für die
Statorwicklung üblich ist, so daß in diesem Falle keine Maßnahmen bezüglich einer
unffielchmäßigen Verteilung der Rotorwickelkopfe notwendig sln& Bei solchen
Anordnungen der Stator- und Rotorwickelkopfe verläuft der größte Teil des Streufeldes
axial zwischen den beiden Wicklungen in einem lingförträgen Spalt, der räumlich
die Fortsetzung des Luftspaltes der Ma&chiw bildet. Der Rückschluß dieses Streufeldes,
erfolgt außen durch die Schirme, innen durch die Rotorwelle.
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Mt der Verlängerung der Spulenköpfe des Rotors ist auch eine entsprechende
Verlängerung der die Wickelkopfe haltenden magnetischen Kappe verbunden. Da das
Gewicht der Rotorwickelköpfe jedoch weniger als proportional mit der Lange der Ausladung
wächst, kann man die verlängerte Rotorkappe in diesem FaUe. radial schwächer ausführen,
als bei kurzen Wickelköpfen üblich ist.
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An Hand der Zeichnung sind zwei Ausführungsboispiele der Erfindung
naher erlautert, und zwar zeigen die Fig. 1 und 2 bzw. 3 und 4 zwei
Varianten in Langs- und Querschnitt für den Fall eines Turbogenerators.
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In Fig. 1 und 2 (Querschnitt nach der Linie A
-A
der Fig. 1) bezeichnet 1 den Blechkörper des Stators,
2 den Rotor, 3 die Wicke]köpfe des Stators, 4 diejenigen des Rotors und
5 die Rotorkappe über der Wicklung. An den Stellen 6 gehen die Stabe
der Statorwicklung aus dem geraden Teil, in die Kröpfung über, an der Stelle
7 hegt die Verbindung von Ober-und Unterstab. Die Rotorwickelköpfe der Teilspulen
sind entsprechend der Fig. 1 ungleichmäßig weit ausladend, und zwar so, daß
die Abstände mit zunehmender Ausladung enger werden.
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Die magnetischen Schirmpakete, deren Bleche in Maridianebenen liegen,
sind in Fig. 1 und 2 mit 8
bezeichnet. Sie sind zwischen den Wi"köpfen
und der darübrfliegenden Wicklungsabstützung befestigt. Wenn zur besseren Befestigung
der Wickelköpfe Bolzen oder ähnliche Konstruktionsteile verwendet werden, welche
die Wicklung durchdringen, so sind entsprechende Abstände zwischen den Einzeipaketen
8 vorzusehen, wie aus der Fig. 2 ersichtlich E
ist. Damit dann an den
Paketseiten nicht zusätzliche Verluste entstehen, sind diese. entsprechend abzurunden.
Außer den in Meridianebenen verlaufenden Feldern entsteht noch ein gewisser Anteil
von ZirMarfeldern in achssenkrechten Ebenen. Er ist am stärksten über dem geraden
Teil. der aus den Nuten austretenden Stäbe, nimmt aber im eigentlichen Wicke,1-kopfteil
stark ab, so daß es zu deren Ableitung genügt, einen oder zwei Ringe 9, 9'
geringeren QuerschnIttes über den achsparallelen Blechpaketen 8 anzuordnen.
Diese Ringe, 9, 9' bestehen aus Bilechen, die senkrecht zur Maschmenachse
geschichtet sind.
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Eine andere eifindungsgemäße Bauart der magnetischen Abschirmung ist
in den Fig. 3 -und 4 dasgestellt, die einen Langsschmtt bzw. Querschnitt
durch die Endpartie eines Türbogenerators zeigen. In Fig. 3 bezeichnet
10 das Statorblechpaket, 1-1 eine Schicht von unmagnetischen Druckfingern,
12 eine Fortsetzung der Statarblechung bis zu Proßkonstruktion 15, die aus
mumalein, magnetischem Stahl geferägt worden kann, wed sie außerhalb der Abschirmung
in einem völlig fäldfreien Raum he. Die Ab-
schirmung besteht aus einem Paket
von ringfbrimgoil Blechen 13, deren Ebene senkrecht zur Achse steht.
Das Blechringpaket besitzt eine Reihe von Nuten, in welchen die Blechpakate 14 isoliieft
eingebaut:sind. Diese Pakete 14 weisen eine Schichtung auf, deren Ebenen durch die
Maschinenachse, veäaufen, und haben die gleiche Aufgabe wie die Pekete
8 nach Fig. 1 und 2; sie solIen die Felder in Meridlanebenen abfangen,
während der breite, Ring13 die tangentialen Felder aufnimmt und als Träger der Pakete
14 dient. Ring 13 ergibt zusammen mit dün Paketen 14 eineii die ganzen Wickelkopf"-
umschhoßenden Schirm, dar sowohl die Mexidianfelder als auch die Zirkularf
eIder auff äng so daß der dahinterliegande-Raum von verlustbringenden Streufaldern
frei Wird'. Außer der magnetischen Wirkung erlaubt die Aus-
führung nach den
Fig. 3 und 4 eine einwand&eie Befestigung der Axialpakete gegenüber den
durch die Felder entstehenden Vibrationskraften. GifAchzeitig erübrigt sich bm dieser
Bauart eine, au-Gare Wick-Jungsabstützung, weil die Isolation16 die,Radialkräfte
der Wicklung direkt auf den Schirmring übertragen kann.