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Optimierung der axialen Kühlung von direktgekühlten Läuferwicklungen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018365D
Original Publication Date: 2002-Jun-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 3 page(s) / 3M

Publishing Venue

Siemens

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Jürgen Klaar: AUTHOR

Abstract

Durch eine Änderung der konstruktiven Gestaltung und der damit verbundenen Änderung der Kühlgas- wege soll eine Leistungserhöhung eines Turbogene- rators oder eines Synchronmotors bei Beibehaltung der Randbedingungen des Läufers (Abmessungen, Isolierstoffklasse, Kühlmedium usw.) erzielt werden.

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Energie

Optimierung der axialen Kühlungvon direktgekühlten Läuferwick-lungen

Idee: Jürgen Klaar, Mülheim

Durch eine Änderung der konstruktiven Gestaltungund der damit verbundenen Änderung der Kühlgas-wege soll eine Leistungserhöhung eines Turbogene-rators oder eines Synchronmotors bei Beibehaltungder Randbedingungen  des  Läufers  (Abmessungen,Isolierstoffklasse, Kühlmedium usw.) erzielt werden.

Nach  der  Einführung  der  Eckenlötung  im Wickel-kopf von direktgasgekühlten Leitern ergab sich dieseparate Kühlung der tangentialen Leiter (Querleiter)im Wickelkopf ohne kühltechnische Reihenschaltungmit  dem  axialen  Leiterabschnitt  im  Wickelkopf.Gleichzeitig  wurde  die  Reihenschaltung  des  Kühl-weges  im  axialen  Wickelkopfleiter  mit einem imBallenteil angeordneten Kühlkanal des gleichenLeiters eingeführt.

In Abbildung 1  ist  eine  derartige  Anordnung  derKühlung  skizziert.  Bei  hochausgenutzten  wasser-stoffgekühlten Generatoren  (1)  mit  direktgekühltenLeitern (2) (Kühlkanäle in den Leitern) in der Läu-ferwicklung (3) kann man die Wicklung in 8 Kühl-zonen  einteilen.  In  Abbildung  1  sind  von  den 8Kühlzonen nur 4 Kühlzonen in Richtung Erregerseite(4) dargestellt. Die  restlichen  4  Kühlzonen  sindsymmetrisch zur Ballenmitte (5) in Richtung Turbi-nenseite (6) angeordnet. Die Kühlzonen 1, 2, 5 und 6sind Austrittszonen des Kühlgases in der Ballenmitte.Das Kühlgas tritt in den Zonen a und b durch Öff-nungen in den Leitern in die axialen Kühlkanäle (7)ein und verlässt in den Kühlzonen 1, 2, 5 und 6 nachrechtwinkligen Umlenkungen (8) über Radialkanäle(9)  die  Wicklung.  Im  Luftspalt  (10)  wird  das er-wärmte  Gas  (11)  in  Richtung Turbinenseite voneinem Kompressor angesaugt. In den Wickelköpfenauf  der  Erreger-  und  der  Turbinenseite sind dieKühlzonen 3, 4, 7 und 8 angeordnet. Hier sind nur 3und 4 auf der Erregerseite dargestellt. Während imBallenbereich  das  Kühlgas  durch  zwei   im  Leiterangeordnete Kühlkanäle strömt,  wird  bei  diesemKühlsystem im Wickelkopfbereich nur  ein  Kühlkanalgenutzt. Der Querleiter der Spule H hat seine Gaszu-fuhr in der Ebene c und die Spule G in der Ebene b.Das warme Gas vom Wickelkopf tritt in der Ebene daus. Der  axiale  Leiterteil im Wickelkopf wird eben-falls nur durch  einen  Kühlkanal gekühlt, der sich zurKühlung des  Leiters  im  Ballenbereich  als  Reihen-schaltung bis zur Kühlzone 1 fortsetzt. Für die SpuleG ist der Gaseintritt hierfür in der Ebene b , wodurchsich  die  Kühlaustrittszone  1a  in  Richtung  Erreger-seite um die axiale Länge der Leiter im Wickelkopfverschiebt. Da die axialen Kühlgasabschnitte auf derlinken und rechten Leiterseite gleich lang sind, ergibtsich eine Verschiebung (12) der Austrittszonen, die

aus den linken und rechten Kühlkanälen 13, 14 ge-bildet werden. Die Gaseintritte z.B. für Spule G sindversetzt in den Ebenen a und b im Wickelkopf ange-ordnet.

Abbildung 2  zeigt  im  Schnitt  die  Anordnu...