DE1961596U - Turbogenerator mit unmittelbar gekuehlter staender- und laeuferwicklung. - Google Patents

Description

151/63 Op/en

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

— -«■*— MfI M.MW ■-—-■■■■■I..l _■— —— ■— _.■■-■■·■■ gg ■!■ «™? --· SIÜ HI g--g ÜÜg ΐ-ί : »g

Turbogenerator mit unmittelbar gekühlter Ständer- und Läufer

wicklung

'hie ständige Zunahme des Bedarfes an elektrischer Energie bedingt gleichzeitig eine Weiterentwicklung der elektrischen Betriebsmittel, die für die Erzeugung und Verteilung der Energie notwendig sind. Dies trefft insbesondere für die Turbogeneratoren zu, die für immer grösäere Grenzleistungen gebaut werden müssen. Da aber gewisse Grenzen bezüglich der Abmessungen dieser Generatoren, allein schon wegen der Möglichkeit des Transports, gesetzt sind, ist man bestrebt"bei gleichbleibender Maschinengrö'sse eine erhöhte Leistung zu erhalten und in dieser Beziehung spielt die Kühlung der Maschine eine massgebende Rolle.

Im Zuge dieser Entwicklung wurde daher zuerst die unmittelbare Gaskühlung mittels Wasserstoff für die Ständer- und Läuferwicklung der Turbogeneratoren vorgesehen, die dann später durch eine flüssigkeitsgekühlte Ständerwicklung in Kombination mit einer gasgekühlten Läuferwicklung oder einer indirekten Kühlung der Läuferwicklung durch Flüssigkeitskanäle im Läufereisen ersetzt wurde.

- 2- 151/63

Schliesslich ist neuerdings auch die unmittelbare Flüssigkeitskühlungmit flüssigkeitsdurchflossenen Hohlleitern für die Lauferwioklung vorgeschlagen worden. In Zusammenhang mit dieser Kühlungsart ist aber zu beachten, dass nicht nur die Wärme, die durch die ohmschen Verluste der Kupferwicklung, sondern auch jene, welche durch die Wirbelströmverluste in dem Läuferziahneisen (Pulsation des Luftspaltfeldes infolge Nutung) entsteht, abgeführt werden muss. Dies hat zur Folge, dass die vom Läuferzahneisen herrührende Wärme, über die Nutenisolation an die Leiterkühlung gelangen muss, um durch diese auch weggeführt zu werden. Dies bedingt aber, dass die Kühlkanäle in den Hohlleitern der Lauferwieklung grosser bemessen werden müssen, wodurch sich eine entsprechende Verminderung des wirksamen Kupferquersohnittes und demzufolge auch der Maschinenleistung ergibt.

Wenn eine Maschine der letztgenannten Art noch mit einem Spaltzylinder versehen wird, der den Lauferraum gegenüber dem Ständerraum gasdicht abschliesst, so dass der Läufer im Yakuum bezw. Unterdruck läuft, um die Reibungsverluste herabzusetzen,, so wird die Kühlung erschwert, da nur sehr wenig Wärme über den Luftspalt abgeführt werden kann.

Gegenstand der Neuerung.ist nunmehr ein Turbogenerator mit unmittelbar gekühlter Stander- und Lauferwicklung und bei welchem der Läuferraum gegenüber dem Ständerraum gasdicht ab-

151/62

geschlossen und an einer Vakuumpumpe angeschlossen ist, wobei das Problem der; Wärmeabfuhr aus der Maschine auf sehr einfache Weise gelöst wird. Dies wird gemäss der Neuerung dadurch erreicht > dass für die Kühlung der Läuferwicklung eine Flüssigkeit verwendet wird, wovon gleichzeitig ein Teil zur unmittelbaren Kühlung des Läuferzahneisens, insbesondere des Poleisens dient, indem ein Teil dieser Flüssigkeit durch in den Läuferzähnen vorgesehene Längskanäle hindurehfliesst.

An Hand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert und zwar ist in Fig. 1 ein Turbogenerator teilweise im Achsialschnitt und in Fig. 2 teilweise im Querschnitt gezeigt.

Das Gehäuse des Generators ist in zwei gasdicht voneinander getrennte Räume unterteilt. Der Raum 1, der durch die .Innenflächen des Ständereisens 2 und den zwei Isolierzylindern ~jj>, 4 gebildet wird, enthält den Läufer 5, der eine zentrale Bohrung 6 aufweist, und dessen Wellenenden J₃ 8 über Dichtungen nach aussen geführt siiid. Für die Zuführung und Abführung der Kühlflüssigkeit ist das eine Hellenende 7 mit den konzentrischen Rohranschlüssen 9,10 versehen. Der Läuferraum 1 ist über eine Rohrleitung 11 mit einer Vakuumpumpe 12 verbunden, die im Läuferraum einen Unterdruck bzw» ein Vakuum erzeugt.

Die Statorwieklung 13,_; die aus Hohlleitern besteht, wird mittels eines Gases, beispielsweise Wasserstoff, oder einer

- .4;-· ; ■': ; . 151/63-

Flüssigkeit, z.B. OeI oder· Wasser in bekannter Weise unmittelbar gekühlt. Der Ständerrauffi 14 ist mit einem Gas, vorzugsweise inertem Gas, gefüllt, dergegenüber der Aussenluft einen kleinen UeberdruGk aufweist.

Die Lauferwicklung 15> die ebenfalls an Hohlleitern aufgebaut ist, wird mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, direkt gekühlt und im Lauferzahneisen sind noch axiale Längskanäle 16 vorgesehen, die in unmittelbarer Nähe der Läuferoberfläche angeordnet sind. Die Zufuhr der Kühlflüssigkeit zum Läufer erfolgt über den inneren Rohranschluss 10, worauf die Flüssigkeit durch die zentrale Bohrung β fliesst. Am anderen Ende des Läufers gelangt ein Teil der Kühlflüssigkeit in die Hohlleiter der Wicklung 15, während ein anderer Teil über die radialen Kanäle 17 zu den axialen Läuferzahnkanälen 16 gelangt. Die Kühlflüssigkeit, deren Strömungswege durch die Wicklung und Läuferzähne in Fig. 1 durch JPfeile angedeutet sind, verlässt schliesslich die Läuferwelle 7 über den äusseren Rohranschluss 9, d.h.am gleichen Maschinenende, wo es eingeführt wurde. .".-.".' Durch die beschriebene unmittelbare Kühlung des Läuferzahneisens wird die in den Läuferzähnen vorkommende Wärme am Entstehungsort abgeführt, so dass nur die ohmschen Verluste der Läuferwicklung durch dessen unmittelbare Kühlung abgeführt werden müssen und die Kühlkaiiäle dementsprechend kleiner bemessen werden können, d.h. der zur Verfügung stehende wirksame KupfercLuerschnitt wird grosser. Ferner ergibt sich durch diese kombinierte

V - 5 - * X51/63

Kühlung der Wicklung und der Läuferzähne eine wesentliche Herabsetzung der Wärmeäehnimgsuntersciiieäe.

Es besteht auch noch dieMöglichkeit die Eisen- und Kupfertemperaturen unabhängig voneinander zu steuern.

Bei einem Turbogenerator gemäss den Fig. 1 und 2, wo der Läufer in einem gasdichten Raum, der einen Unterdruck aufweist oder unter Vakuum steht, untergebracht ist um die Reibungsverluste herabzusetzen^ ist gerade die beschriebene kombinierte unmittelbare Kühlung für den Läufer von grosser Bedeutung, weil hier praktisch keine Wärme über den Luftspalt abgeführt werden kann. Selbstverständlich ist aber die Erfindung nicht auf Maschinen dieser Art beschränkt,, sondern kann ohne weiteres auch bei Turbogeneratoren, wo Läufer- und Ständerraum nicht getrennt sind, zur Anwendung kommen und bringt auch dort eine .wesentliche Verbesserung der Kühlung mit allen den bereits erwähnten Vorteilen mit sich.

Claims (4)

1. SchutzBiisprüche ;

   1, Turbogenerator mit unmittelbar -""gekühlter- Ständer- und Läuferwioklung und bei welchem der Läuferraum gegenüber dem Ständerraum gasdicht abgeschlossen und an einer Vakuumpumpe angesehlos-

   /sen ist, dadurch gekennzeichnet^, dass für die Kühlung der Läuferwicklung eine Plüssigkeit verwendet wird, wovon gleichzeitig ein Teil zurunmittelbaren Kühlung; des lauferzahneisens, insbesondere des Eoleisens^ dienty indem ein Teil dieser Flüssigkeit durch in den Läuferzähnen vorgesehene an sich bekannte Längskanäle hindurehfliesst, ;
2. 2. Turbogenerator nach Anspruch 2> dadurch gekennzeichnet, dass der Ständerräum mit einer inerten Gasfüllung versehen ist.
3. ^. TurTDOgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ständerwicklung und das Ständereisen mit Wasserstoff gekühlt ist, : ; ; :
4. 4. Turbogenerator nach Anspruch Ij dadurch gekennzeichnet, dass die Ständerwicklung mit einer Flüssigkeit und das Ständereisen mit einem Gas gekühlt sind.

   Aktiengesellschaft i Brown, Boveri & CIe.

   MXnw«Hi Diese Unterlage. (Besehreibungund Sebulzbnspf.) tsf die 2u!e(zl eifigerelchtö; si« * _ fassung der ursprünglich eingereichten Unterlagen ab, SHe rechtliche Bedeutung der Abweichung ist nicht geprüft. DIs ursprünglicheingereichten Unterlagen befinden sich/in den Amtsokten. Sie können jederzeit ohne Nachweis eis«, rechtlichen Interesses gebührenfrei eingesehen werden:'Auf: Antrag werden 'hiervon auch Fotokopier) oder FiImn^tifive zu den üblichen Preisen geÜefsA Daulsches Poteniomf, Gebrauchsmvstersfelte.