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

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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...