DE1613122A1 - Dynamoelektrische Maschine - Google Patents

Description

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PATENTANWALT DlPL-ING. R. MDLLER-BDRNER PATENTANWALT DIPL-ING. HANS-H. WEY

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19 904

General Electric Company Schenectady, New York (USA)

Dynamoelektrische Maschine

Die Erfindung "betrifft eine dynamoelektrische Maschine mit einem Ständerkern mit Leiternuten, in denen isolierte Leiter angeordnet sind, die sich aus den Nuten axial in einen Endwindungsbereich erstrecken, wobei die nahe der Nuten befindlichen Leiterteile in Umfangsrichtung und die weiter entfernten, deren Verbindung dienenden in Axialrichtung verlaufen.

In dynamoelektrischen Haschinen, beispielsweise großen Turbogeneratoren, werden gegen hohe Spannungen isolierte Ankerstäbe verwendet, die aus Nuten des lameliierten Stände rkerns austreten und dann aus der oberen und der unteren Nut in der Umfangerichtung abgebogen sind, so daß eine Verbindung zwischen einem Stab und einem von ihm in der Umfangs-

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richtung versetzten Stab vorhanden ist. Der Endwindungsbereich ist sehr stark belegt. Bei den derzeitigen Konstruktionsmethoden führt die Richtungsänderung der Stäbe aus der axialen annähernd in die Umfange richtung dazu, daß die isolierten Stäbe nahe beieinanderliegen.

Auf der Außenseite der Isolierung sind auf einem kurzen Stück der aus dem geerdeten Ständerkern herausgetretenen. Stäbe gewöhnlich Schichten zum Abbau hoher Spannungen vorgesehen. Diese Schichten bestehen aus leitendem oder halbleitendem Material, beispielsweise aus Graphit oder Siliciumcarbid in einem geeigneten Bindemittel; sie dienen zum allmählichen Abbau der Potentialdifferenz zwischen der auf Srdpotential liegenden Isolierung* und der Außenseite der Isolierung, die auf einem anderen Potential liegt, das durch die im Innern der Isolierung befindlichen Adern bestimmt wird.

Jenseits der Spannungsabbauschicht besteht in dem Bereich, der nahe beieinanderliegenden Bndwindungen die Möglichkeit einer Ionisierung oder einer Lichtbogenbildung zwischen verschiedenen Ankerstäben. Dies kann zwischen ewei einander benachbarten Wicklungen vorkommen, die phasenverschoben oder die phaeenglelch sind, aber eine so hohe Potentialdifferenz haben, daß dar luftspalt zwischen den Wicklungen ionisiert wird, oder bei Stäben, die sich in geringem Abstand tob. geerdeten Stellen befinden. Die Erscheinung kenn zwischen

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einander benachbarten Stäben derselben Lage oder zwlschn sich einander kreuzenden oberen und unteren Stäben verschiedener Lagen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der βpannungssteuernden und leitenden Schichten so zu verbessern, daß die Gefahr einer Ionisierung und Lichtbogenbildung zwischen verschiedenen Ankerstäben weltgehend beseitigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch leitende Schichten auf der Außenseite der Leiterisolierung der in Umfangariohtung verlaufenden Leiterteile, die auf dem Potential des Kern liegen und Spannungsabbausohichten auf der Außenseite der Leiterisolierung, welche die leitenden Schichten berühren.

In den Figuren t bis 4- der Zeichnung« 1st der Gegenstand der Erfindung anhand eines AusfUhrungebeispiels, das einer Anordnung gemäß dem Stand der Technik gegenttbeftgeeteilt ist, dargestellt und nachstehend näher beschrieben* Bs seigen:

!Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung des Endwindungsbereiches einer dynamoelektrischen Maschine mit der üblichen Anordnung der Spannungsäbbauschlchten;

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fig. 2 eine Pig. 1 entsprechende Darstellung einer der Erfindung ausgebildeten dynamoelektrischen Maschine und

Fig. 3 und 4 schematisoh dargestellte Abwicklungen von zwei Wicklungsenden der nach Fig. 1 bzw. Fig. 2 ausgebildeten dynamoelektrischen Maschinen.

Die in Fig. 1 gezeigte dynamoelektrische Maschine mit einer bekannten Endwindungeanordnung besitzt einen lameliierten Ständerkern 1 mit Längsnuten, aus denen isolierte Ankerst äbe 2 in den Endwindungebereich austreten. Die Ankers tab· besitzen schwach isolierte Adern 3, die von einer gegen hohe Spannungen isolierenden Schicht 4- umgeben sind, die gewöhnlich aus aufeinanderfolgenden Lagen aus Glimmerband bestehen, das mit einen geeigneten, härtbaren Bindemittel imprägniert ist.

Die aus der oberen Nut austretenden Ankerstäbe sind in einer Uafangerichtung abgebogen, wie durch die S tab teile 2a dargestellt ist» Aus der unteren Nut kommende Stäbe sind in der entgegengesetzten Umfangerichtung im entgegengesetzten Sinn abgebogen, wie es durch die Stabteile 2b dargestellt ist. Naturgemäß liegen die Teile 2a und 2b der Stäbe näher beieinander als die Teile der Stäbe, die aus den Nuten austreten. Die von verschiedenen Nuten kommenden Teile 2a und

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2b sind gewöhnlich durch eine isolierte "Reihensohlelfe ⁿ miteinander verbunden, wie sie "bei 5 dargestellt 1st. Am Ende der Phasenwicklung sind die leiter gewöhnlich an in der ITmfangsrichtung angeordnete Anschlußringe 6 mit Hilfe

7a von isolierten Verbindungsstücken/angeschlossen. Von den Anschlußringen 6 wird der Strom zur Außenseite der Maschine durch Primärleiter 7 geführt, von denen in einem Drehstromgenerator im allgemeinen sechs vorhanden sind. Alle vorstehend angegebenen Elemente, d.h., die sioh in der TJmfangsrichtung erstreckenden Stabteile, die Reihenschleifen, die Verbindungsstücke, die Anschlußringe 6 und die leiter 7 befinden sich in dem sogenannten Endwindungsbereich.

Die Endwindungen müssen gegen die Wirkung der elektromagnetischen Kräfte, die sie zu verschieben trachten, festgehalten werden. Die dargestellte Konstruktion stellt nur ein Beispiel einer zweckmäßigen Einrichtung zum Festhalten der Endwindungen dar. Um das Ende des Ständerkerns herum sind axiale TragstÜoke 8 verteilt, die axial verschiebbar sind. Isolierende Bindungen, beispielsweise aus harzgetränkten Glasfasern, halten die Stabteile 2a, 2b. Isolierblöcke dienen zum Einhalten der richtigen Abstände zwischen den Stäben. Bei den bekannten Ausführungen müssen die Bindungen 9 und die Blöoke 10 aus Isoliermaterial bestehen, da sich die Stäbe auf verschiedenen Potentialen befinden und zu verschiedenen Phasen gehören, wie vorstehend erläutert

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wurde. Sie AnschlußrInge 6 werden ebenfalls durch Traget ücke 6a und angepaßte Isolierblöcke 6b festgehalten.

Bei der in Fig. 1 gezeigten, bekannten Ausführungsform ist die Oberfläche der Stäbe nach ihrem Austritt aus dem geerdeten Ständerkern vor dem Beginn der Spannungsabbauschichten in einem kurzen Stück ebenfalls geerdet. Ein derartiges geerdetes Stück ist mit 11 bezeichnet und kann aus Asbestband bestehen, das mit leitfähigem Graphit imprägniert ist. Danach ist das Spannungsabbauelement 12 angeordnet. Es kann aus Graphit oder Siliciumcarbid in einem geeigneten Bindemittel bestehen und in Form eines Anstriches oder eines Bandes aufgetragen werden. Dem Fachmann sind verschiedenartige Spannungsabbaumaterialien bekannt.

In der dargestellten Anordnung bekannter Art kann jedoch eine Ionisierung oder Lichtbogenbildung zwischen den Stabteilen 2a, 2b an Stellen auftreten, an denen die Potentialdifferenz zwischen einander benachbarten Stäben oder Lagen zum Ionisieren der kleinen Luftspalte genügt.

Fig. 2 erläutert eine AusfUhrungsform gemäß der Erfindung. Dabei sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in Flg. 1 bezeichnet. Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung gen&B der Erfindung unterscheidet sich von der n&oh Fig. in zwei Merkaalen. Die Rtlhenechleifen 5 find allgemein axial Terlängert, so daß ein besonders langer isolierter Tel) 5a rorhanden ist. Die normalerweise nahe dem Stftndftrkg-ΥΙ»

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vor den dicht beieinanderliegenden, eich in Umfangsrichtung erstreckenden Endwindungen angeordnete Spannungsabbauschicht ist in den Bereich der Reihenschleife verlegt, im der die Stäbe wieder in eine axiale Richtung abgebogen und in relativ großen Abständen voneinander angeordnet sind. Die Spannungsabbausohicht 12a ist so angeordnet, daß sie an dem verlängerten Teil 5a der Reihenschleife endet.

Weiterhin sind die nahe be ie inander liegenden Stabteile 2a, 2b, die sich in der Umfangerlohtugerstrecken, geerdet und daher auf denselben PotenLal wie der Ständerkern 1.

Zu dieses Zweck kann man das graphitimprägnierte Asbestband verwenden, das in Fig. 1 in dem Stabteil 11 angewendet wird, oder man kann die sich in ümfangerichtung erstreckenden Stabteile alt einer graphithaltigen überzugsmasse bespritzen. Um zu gewahrleisten, daß sich die Außenflächen ' aller Stäbe in dea geerdeten Bereich auf demselben Potential befinden, kann man anstelle der Isolierblöcke 10 und der isolierenden Bindungen 9 leitende Blöcke und leitende Bindungen verwenden. Zum festhalten der Endwindungen können metallische Tragstücke dienen, was bisher nicht zulässig war.

Die figuren 3 und 4 «eigen swei einander benachbarte Yioklungen in Abwicklung. In der flg. 3, die TIg. 1 zugeordnet

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ist, beginnt die Spannungsabbauschicht 12 an einer Stelle vor den in Umfangsrichtung angeordneten Stabteilen 2a. Wenn beispielsweise die Stabteile 2a phasenverschoben sind, kann die Potentialdifferenz für eine Lichtbogenbildung durch Ionisierung des engen Spalts X ausreichen.

In der der Pig. 2 zugeordneten Pig. 4 ist die Spannungsabbauschicht 12a in den Bereich der Reihenschleife verlegt. Alle Stabteile 2a liegen auf Erdpotential. Eine Ionisierung kann nur in dem viel größeren Zwischenraum Y zwischen den Reihenschleifen 5 auftreten.

Durch die vorstehend beschriebene Erfindung wird das bisher bei der Endwicklung von dynamoelektrischen Maschinen für hohe Spannungen auftretende Problem der Ionisierung gelöst. Die Erfindung ist auch auf andere elektrische Geräte für hohe Spannungen, beispielsweise Transformatoren und dergleichen, anwendbar.

Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten und bzw. oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, was in Abweichung von den konkreten Ausführungsbe!spielen für den Fachmann naheliegt.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   1} Dynamoelektrische Maschine mit einem Ständerkern mit Leiternuten, in denen isolierte leiter angeordnet sind, die sich aus den Nuten axial in einen Endwindungsbereich erstrecken, wobei die nahe den Nuten befindlichen Leiterteile in Umfangsrichtung und die weiter entfernten, deren Verbindung dienenden, in Axialrichtung verlaufen, gekennzeichnet durch leitende Schichten auf der Außenseite der Leiterisolierung der in Umfangsrichtung verlaufenden Leiterteile (2a, 2b), die auf dem Potential des Ständerkerns (1) liegen,und Spannungsabbauschichten auf der Außenseite der Leiterisolierung der in Axialrichtung verlaufenden Leiterteile (5)» welche die leitenden Schichten berühren.

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2. 2. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Axialrichtung verlaufenden Seitenteile (5) im wesentlichen parallel zu den in den Nuten befindlichen gerichtet sind.
3. 3. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständerkern (1) geerdet ist.
4. 4. Dynamoelektrische Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, ans ons t wie beschrieben und bzw. oder dargestellt.

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