DE7142323U

DE7142323U - Electric machine with liquid-cooled stator winding

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Publication number: DE7142323U
Application number: DE7142323U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Publication date: 1972-01-27

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, 5. Nov. 1971 Berlin und München Werner-von-Siemens-Sxr. 50SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, November 5, 1971 Berlin and Munich Werner-von-Siemens-Sxr. 50

Unser Zeichen: VPA 71/3808 D/LoOur reference: VPA 71/3808 D / Lo

Elektrische Naschine mit fliissigkeitsgekühlter Ständervicklung Electrical Naschine with fliissigkeitsgekühlter Ständervicklung

Bei elektrischen Maschinen großer Leistung, z. B. bei Wasserkraftgeneratoren, ist es üblich, die Abfuhr der Stromwärme dadurch zu verbessern, daß die Ständerwicklung mit einer Kühlflüssigkeit, ζ. B. mit Wasser, gekühlt wird. Dazu werden die Leiter der Ständerwicklung mit Kühlkanälen versehen, die von den Kühlflüssigkeitssa^imelleitungen über an den Enden der Wicklungsstäbe angeordnete Flüssigkeitskammern mit der Kühlflüssigkeit gespeist werden. Weiterhin ist es z. B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 972 568 bekannt, in diesen FlUssigkeitskühlkreis auch die Verbindungsleitung zwischen den Ausgängen der Ständerwicklung und den Anschlußklemmen der Maschine einzubeziehen. Dazu sind bei der bekannten Anordnung jeweils die Ausgangswicklungsstäbe zweier paralleler Ständerwicklungszweige mit einer Verbindungsleitung zu der Anschlußklemme verbunden, die praktisch aus zwei parallel geschalteten Wicklungsstäben mit Kühlkanälen besteht, die jeweils im Gegensinn von der Kühlflüssigkeit durchflossen werden, und auf der Anschlußklemme ist eine Flüssigkeitsumlenkkammer angeordnet, welche die Kühlkanäle in den beiden Hälften der Verbindungsleitung miteinander verbindet. Die bekannte Verbindungsleitung enthält also doppelt soviel Teilleiter wie ein normaler Wicklungsstab. Durch die vorliegende Neuerung soll dieser konstruktive Aufbau der Verbindungsleitung vereinfacht werden.In the case of high-performance electrical machines, e.g. B. in hydroelectric generators, it is common to improve the dissipation of the current heat in that the stator winding with a cooling liquid, ζ. B. is cooled with water. For this purpose, the conductors of the stator winding are provided with cooling channels, which are fed with the cooling liquid from the cooling liquid storage lines via liquid chambers arranged at the ends of the winding bars. Furthermore, it is z. B. from the German utility model 1 972 568 known to include the connecting line between the outputs of the stator winding and the terminals of the machine in this liquid cooling circuit. For this purpose, in the known arrangement, the output winding bars of two parallel stator winding branches are each connected to a connecting line to the connection terminal, which practically consists of two winding bars connected in parallel with cooling channels through which the cooling liquid flows in opposite directions, and a liquid deflection chamber is arranged on the connection terminal, which connects the cooling channels in the two halves of the connecting line to one another. The known connecting line thus contains twice as many sub-conductors as a normal winding bar. The present innovation is intended to simplify this structural design of the connecting line.

Bei einer elektrischen Maschine mit flüssigkeitsgekühlter Ständerwicklung, bei der die Verbindungsleitungen zwischen den Anschlußklemic3n der Maschine und den Ausgängen der Stan-In the case of an electrical machine with a liquid-cooled Stator winding, in which the connecting lines between the connection terminals of the machine and the outputs of the stator

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derwicklung parallel verlaufende Kühlkanäle enthalten, die im Gegensinn von der Kühlflüssigkeit durchflossen und mit einer an der Anschlußklemme angeordneten Flüssigkeitsumlenkkammer verbunden sind, führen gemäß der Neuerung die innerhalb der Hauptisolierung der Verbindungsleitung angeordneten, jeweils nur in einer Richtung durchflossenen KUhlkanäle jeweils zu getrennten Flüssigkeitskanmern, von denen die eine mit dem Ausgang der Ständerwicklung und die andere über einen isolierenden Schlauch mit einer KUhlflUssigkeitssammelleitung verbunden ist. Die Verbindungsleitung wird also jeweils zwischen einem Stab der Ständerwicklung, der einen Ausgang bildet, und der Anschlußklemme angeordnet. Ihre Kühlung ist sehr intensiv, da die Rückführung der Kühlflüssigkeit über einfache Kühlkanäle, z. B. Kühlrohre, noch innerhalb der Hauptisolierung verläuft und so die in den Teilleitern vorhandene Stromwärme nicht nur in die dortigen KUhlkanäle, sondern auch noch in benachbarte Rüekführungskühlkaiiäls übertreten kann, Ba die ganze Verbindungsleitung von einer einzigen Hauptisolierung umgeben ist, treten kefce Isolationsprobleme, insbesondere bei der Verbindung zu den Ausgängen der Ständerwicklung und zu " der Anschlußklemme, auf, außerdem erfolgt die Verbindung der auf dem Potential der Anschlußklemme liegenden Kühlkanäle mit der KUhlflUssigkeitssammelleitung über isolierende Schläuche. Eine gemäß der Neuerung aufgebaute Verbindungsleitung 1st also leicht zu fertigen und läßt sich leicht montieren. .The winding contain cooling channels running in parallel, which are in the The cooling liquid flows through it in the opposite direction and with a liquid deflection chamber arranged on the connection terminal are connected, lead according to the innovation within the Main insulation of the connecting line arranged, in each case through flow in only one direction cooling channels separate fluid ducts, one of which is connected to the Output of the stator winding and the other is connected to a KUhlflUssigkeitssammelineung via an insulating hose. The connection line is so in each case between a rod of the stator winding, which forms an output, and the connecting terminal. Your cooling is very intense, since the return of the cooling liquid via simple cooling channels, e.g. B. cooling tubes, still within the main insulation runs and so the current heat present in the partial conductors not only in the local cooling ducts, but also in neighboring Rüekführungskühlkaiiäls can cross, Ba die If the entire connecting line is surrounded by a single main insulation, insulation problems occur in particular the connection to the outputs of the stator winding and to "the connection terminal, on, and the connection is made Cooling channels lying at the potential of the connection terminal with the KUhlflUssigkeitssammeline via insulating hoses. A connecting line constructed in accordance with the innovation is therefore easy to manufacture and can be easily assembled. .

Es ist vorteilhaft, jede Verbindungsleitung aus einem Teilleiter mit Kühlkanälen enthaltenden stromführenden Tell und einem anderen, lediglich aus Kühlkanälen gebildeten Teil aufzubauen. Dann wird der zur Anschlußklemme fließende Strom nur über den einen Teil der Verbindungsleitung geführt, und die in diesem Teil enthaltenen Teilleiter können einen wesentlich größeren Querschnitt als die Teilleiter in den Ständerwicklungsstäben haben, da die Verbindungsleitung nur in Luft ver-r läuft und nicht im Blechpaket der Haschine ·It is advantageous for each connecting line to consist of a sub-conductor with current-carrying parts containing cooling channels to build another part formed only from cooling channels. Then the current flowing to the terminal will only be Out through one part of the connecting line, and the sub-conductors contained in this part can make a significant difference have a larger cross-section than the sub-conductors in the stator winding bars, since the connecting line only runs in air runs and not in the laminated core of the machine

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Es kann unter Umständen zweckmäßig sein, die an dem einen .finde der Verbindungsleitung liegenden getrennten Flüssigkeitskammern konstruktiv zu vereinigen. Zur Entlastung der flüssigkeitsdichten Lötstellen an der Flüssigkeitskssaser zwischen der Verbindungsleitung und dem Ausgang der Ständer-, wicklung kann man dieser eine stromtragfähige, leitende Brücke elektrisch parallel schalten, welche die Teilleiter des Ausganges der Ständerwicklung und der Verbindungsleitung miteinander verbindet. Gegebenenfalls kann man die Flüssigkeitskammer auch durch isolierende Schläuche zwischen den zu verbindenden Kühlkanälen ersetzen.Under certain circumstances, it may be useful to constructively combine the separate liquid chambers located on one of the connecting lines. To relieve the liquid-tight soldering points on the liquid cheese between the connecting cable and the output of the stator, This can be a current-carrying, conductive bridge Connect electrically in parallel, which connects the sub-conductors of the output of the stator winding and the connecting line to one another. If necessary, the liquid chamber can also be replaced by insulating hoses between the cooling channels to be connected.

Im folgenden sei die Neuerung noch anhand der in den FigurenIn the following, the innovation is still based on that in the figures

1 bis 4 jeweils schematisch dargestellten beiden AusfUhrungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren 1 bzw. 4 zeigen den grundsätzlichen Aufbau der Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang der Ständerwicklung und der Anschlußklemme, die Figur1 to 4 each schematically illustrated two exemplary embodiments explained in more detail. Figures 1 and 4 show the basic structure of the connecting line between the output of the stator winding and the terminal, the figure

2 zeigt den Querschnitt der in Fig. 1 dargestellten Verbindungsleitung, und df" Figur 3 zeigt die am Abschluß der Verbindungsleitung liegende Flüssigkeitskammer, die jeweils mit der Kühlflüssigkeitssammelleitung verbunden wird.2 shows the cross section of the connecting line shown in FIG. 1, and FIG. 3 shows the liquid chamber located at the end of the connecting line, which is connected to the cooling liquid collecting line.

Fig. 1 zeigt den einen Ausgang der flüssigkeitsgekühlten Ständerwicklung eines elektrischen Wasserkraftgeneratorrs bildenden Wicklungsstab 1, der in an sich bekannter Weise in eine Vielzahl von verdrillten Teilleitern 2 unterteilt ist, die gmmrnnm» enthalten. Der Wicklungsstab 1 endet in der Flüssigkeitskammer 3» die zur Vereinfachung der Montage unter» teilt ist. In die eine reifte der Flüssigkeitskammer 3 sind also die Teilleiter 2 des Wicklungsstabes 1 flüssigkeitsdicht eingeführt, in die andere reifte die Teilleiter 4 der Verbindungsleitung 5, die ebenfalls K??Mk«^ST«> 6 enthalten. Da diese Verbindungsleitung 5 nur In Loft verläuft und nicht innerhalb des Blechpaketes des Wasserkraftgenerators angeord-Fig. 1 shows the one output of the liquid-cooled stator winding of an electric Wasserkraftgeneratorrs forming the winding bar 1, which in a known manner in a plurality of twisted sub-conductors 2 is subdivided, which contain gmmrnnm ». The winding bar 1 ends in the Fluid chamber 3 »which is subdivided to simplify assembly. In which one of the liquid chamber 3 is matured that is, the subconductors 2 of the winding bar 1 inserted in a liquid-tight manner, the subconductors 4 of the connecting line 5, which are also K ?? Mk «^ ST«>, matured into the other 6 included. Since this connecting line 5 only runs in loft and not arranged within the laminated core of the hydropower generator

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net ist, sind ihre Teilleiter größer als die der Wicklungsstäbe der Ständerwicklung, so daß sich die Herstellung der Verbindungsleitung 5 vereinfacht.net is, their sub-conductors are larger than those of the winding bars of the stator winding, so that the production of the Connection line 5 simplified.

Am anderen Ende der Verbindungsleitung 5 liegt die Flüssigkeitsunlenkkaomer 7, welche die in der einen Richtung von der Kühlflüssigkeit durchflossenen Kühlkanäle 6 der Verbindungsleitung 5 mit den ebenfalls in der Verbindungsleitung liegenden, aus einfachen Kühlrohren gebildeten Kühlkanal en verbindet. Diese Kühlkanäle 8 dienen allein zur Rückführung der Kühlflüssigkeit. Die Verbindungsleitung 5 wird also im Gegensinn von der Kühlflüssigkeit durchströmt, wodurch sich die Abführung der Strom 'arme aus den Teilleitern 4 wesentlich verbessert. An dem der Flüssigkeitsumlenkkammer 7 entgegengesetzten Ende der Verbindungsleitung 5 enden die Kühlkanäle 8 in einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer 9* welche über isolierende Schläuche 10 mit einer der beiden Kühlflüssigkeitssammelleitungen für den FlüssigkeitskuniRreislaui der Ständerwicklung verbunden ist.At the other end of the connecting line 5 is the liquid unlenkkaomer 7, which in one direction of the cooling liquid flowing through the cooling channels 6 of the connecting line 5 with those also in the connecting line lying cooling ducts formed from simple cooling tubes connects. These cooling channels 8 are used solely for return the coolant. The connecting line 5 is flowed through in the opposite direction by the cooling liquid, whereby the dissipation of the current 'poor from the partial conductors 4 is significantly improved. At the end of the connecting line 5 opposite the liquid deflection chamber 7, the cooling channels 8 end in a common liquid chamber 9 * which Via insulating hoses 10 with one of the two cooling liquid collecting lines for the liquid circulation system the stator winding is connected.

Sowohl die Teilleiter 4 als auch die Kühl kanal e 8 der Verbindungsleitung 5 liegen innerhalb der Hauptisolierung 11. Dadurch ist die Verbindungsleitung 5 bei der Montage wie ein einfacher isolierter Leiter zu handhaben, was die Durchführung der Verbindungsleitung 5 durch das aus Isolierstoff stehende Klemmenbrett 12 des Wasserkraftgenerators verr3?*- facht. Die Flüssigkeitsumlenkkammer 7 ist an der an diesem Klemmenbrett 12 in geeigneter Weise befestigten Ansfinluftki < 13 der Haschine angeordnet. Sie steht daher mit der an sich luftgekühlten Ατ»«*ίΚΐ «gin»—«> 13 in metallisch leitendem Kontakt, so daß auch noch eiu Teil der in der Anschi ufiki e»e entstehenden Stromwärme von der die Flüssigkeitsumlenkkammor durchströmenden Kühlflüssigkeit, meist Wasser, aufgenommen und abgeführt wird.Both the sub-conductors 4 and the cooling ducts 8 of the connecting line 5 lie within the main insulation 11. As a result, the connecting line 5 is like a one during assembly easier to handle insulated conductor, what the implementation of the connecting line 5 through the insulating material vertical terminal board 12 of the hydropower generator verr3? * - fold. The liquid deflection chamber 7 is at this Terminal board 12 suitably attached Ansfinluftki < 13 of the machine. It therefore stands with the per se air-cooled Ατ »« * ίΚΐ «gin» - «> 13 in metallic conductive contact, so that a part of the in the anchi ufiki e »e The resulting current heat is absorbed by the cooling liquid, usually water, flowing through the liquid deflecting chamber and is discharged.

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Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der Neuerung unterscheidet sich von dem bereits beschriebenen hinsichtlich des konstruktiven Auftaues der zwischen dem Wicklungsstab 1 und der Verbindungsleitung 5 angeordneten Flüssigkeitskamrner 14. Diese vereinigt in konstruktiver Hinsicht sowohl die die Kühlkanäle innerhalb des Wicklungsstabes 1 mit den Kühlkanälen 6 innerhalb der Verbindungsleitung 5 verbindende Flüssigkeitskammer 3 als auch die die Kühlkanäle 8 untereinander verbindende Flüssigkeitskammer 9 zu einem Konstruktionsteil. Daher sind in diese FlüssigkeitskannE· 14 zum einen die Teilleiter des Wicklungsstäbes 1 und die Teilleiter 4 der Verbindungsleitung 5 zur Flüssigkeitskammer 3 führend eingeführt und zum anderen die Kühlkanäle 8 zur Flüssigkeitskammer 9 führend. Diese weist einen Ausgang 15 auf, der mit dem zur KühlflUssigkeitssammelleitung führenden isolierenden Schlauch 10 verbunden ist. Eine derartige zu einem Bauteil zusammengefaßte Flüssigkeitskammer 14 läßt sich zwar etwas schwieriger montieren, sie ergibt aber den Vorteil größerer mechanischer Festigkeit und einer einfacheren Ausbildung der Hauptisolierung 11 der Verbindungsleitung 5· The embodiment of the innovation shown in Fig. 4 differs from the one already described with regard to the structural thawing of the liquid chamber 14 arranged between the winding bar 1 and the connecting line 5 the liquid chamber 3 connecting the connecting line 5 and the liquid chamber 9 connecting the cooling channels 8 to one another to form a structural part. Therefore, on the one hand, the subconductors of the winding rod 1 and the subconductors 4 of the connecting line 5 to the liquid chamber 3 are introduced into this liquid can 14 and, on the other hand, the cooling channels 8 to the liquid chamber 9. This has an outlet 15 which is connected to the insulating hose 10 leading to the cooling liquid collecting line. Such a liquid chamber 14 combined into one component is somewhat more difficult to assemble, but it has the advantage of greater mechanical strength and a simpler design of the main insulation 11 of the connecting line 5.

4 Figuren 6 Ansprüche4 figures 6 claims

Claims

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SchutzansprücheProtection claims

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1. Electrical machine with liquid-cooled stator winding, in which the connecting lines between the terminals of the machine and the outputs of the stator winding contain parallel cooling channels through which the cooling liquid flows in the opposite direction and which are connected to a liquid deflection chamber arranged on the connecting terminal characterized in that the cooling channels (6, 8) which are arranged within the main insulation (11) of the connecting line (5) and which flow through only in one direction lead to separate liquid chambers (3, 9) , one of which (3) with the outlet (1) the stator winding and the other (9) is connected to a cooling liquid main line via an insulating hose (10) .

2. Electrical machine according to claim 1 , characterized in that each connecting line (5) consists of a sub-conductor (4) with cooling ducts (6) containing current-carrying part and another part formed only from cooling ducts (8).

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lediglich Kühlkanäle (8) enthaltende Teil der Verbindungsleitung (5) aus Kühlrohren gebildet ist.3. Electrical machine according to claim 2, characterized in that the only cooling channels (8) containing part of the Connecting line (5) is formed from cooling tubes.

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden an dem einen Ende der Verbindungsleitung (5) liegenden getrennten Flüsjigkeitskammern (3, 9) konstruktiv vereinigt sind.4. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the two at one end of the connecting line (5) lying separate liquid chambers (3, 9) are structurally combined.

5. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter (2) des Ausganges (1) der Ständerwicklung und die Teilleiter (4) der Verbindungsleitung (5) miteinander durch eine leitende Brücke verbunden sind.5. Electrical machine according to claim 1 or 4, characterized in that the sub-conductors (2) of the output (1) of the Stator winding and the sub-conductors (4) of the connecting line (5) are connected to one another by a conductive bridge.

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6. Electrical machine according to claim 5 »characterized in that that the liquid comb ". (3) between the off» passage (1) of the stator winding and the connecting line (5) through insulating hoses between the ones to be connected Cooling ducts is replaced