DynamoeIektrische Maschine sehr hoher Leistung mit gekühlten Durchführungen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ,el,eld,rise,h,p, Genexatormasehinen sehr hoher LeMung mit einem allseits geschlossenen Ge- häum und einer Kühlgasfüllung, etwa Wasser stoff, ohne aber hierauf besehränkt zu sein.
Mit der Steigerung der Leistung von elek trischen Höchstlestlungsgeneratoren hat sich auch eine Vergrösserung der Abme & mngen für die stromführenden isolierten Durchführun gen der Maschinenansehlüsse durch das Ge häuse ergeben. Bisher war es in der Praxis üblich, die nürmale Konvektionskühl-,Ling der Durchführung seitens des sie umgebenden Me diums für ausreichend zu erachten, um die durch die hohen Ströme in den Durchführun gen erzeugte Wärine abzuleiten.
Dies hat aber derart grosse Abmessungen solcher Durahfüh- rungen -ergeben, dass eine weitere Vergrösse rung mizweckmässig sein -würde. Die vor liegende Erfindung bezweckt eine Verstär kung der Gaskühlung der Durchführungen bei HöehstleistungsgeneTat#oren der oben ge nannten BauaTt.
Die verbesserten gasgekühlten Durehfüh- rungen können aus den üblichen und leicht erhältlichen mechanisch-en Teilen aufgebaut worden, so,flass nur wenige Teile eigens hier für herzustellen sind.
Die Erfindung ist nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Fig. <B>1</B> und 2 näher beschrieben. Hierbei zeigt: Fig. <B>1</B> eine Seitenansicht eines Grossgene rators, teilweise im Längsschnitt, mit der An- ordnung,der Durchführungen im Gehäuse, Fig. 2 einen Längsschnitt einer Durehfüh- rung selbst, Fig. <B>3</B> den Gaseintritt der Durchführung -nach Fig. 2, Fig. 4 einen Querschnitt längs der Ebene 4--4 in Fig. 2.
Allgemein betraphtet, zeichnet sich die dar gestellte Durchführung durch Kühlkanäle längs deren gesamter Ausdehnung und dem Innenleiter derselben aus sowie durch geeig nete Durchtrittsöffnungen und Verbindungen mit ausgewählten Teilen des Strömungweges für das Kühlgas im Generator, deren Druck differenz einen entsprechenden Kühlgasstrom durch die DuTchführ-LLug zar Folge hat.
Die Fig. <B>1</B> zeigt den Einbau der Durch- führtuigen in einen Höchstleitungsgenerator der Grössenordnung von etwa 200 MW, dessen aEseIts geschlossenes Gehäuse mit<B>1</B> bezeichnet ist. Der Generatorrotor 2 besitzt, eineAWeZen- st-Lunpf 2a mir Kupplung mit einem Antriebs aggregat, etwa einer Dampfturbine (nicht ge zeichnet).
Das Bleehp,aket des Stators <B>3</B> ist an den Trägern la des Generatorrahmens be festigt. Am rechtsseitigen Ende des Rotors ist ein KfiMventilator angebracht, hier gehema- tisell als einstufiger Axialverdichter 4 a2nge- deutet. Wie auf diesein <B>-</B> Gebiet der Technik üblich, ist der Generatorrahmen mit Leitblechen ver sehen,
die den Kühlgasstrom vom Ventilatür 4 durch Radialkanälie im Stator <B>3</B> zum Luft spalt zwischen dein Stator <B>3</B> unddein Rotor 2 führen und von dort m-trück zu einem wasser gekühlten Wärmeaustauscher <B>5.</B> Der Strö mungsweg für das Kühlgas isst durch die, Pfeile in Fig. <B>1</B> angedeutet,.
Die Einzelheiten desselben brauchen hier nicht näher erläutert n-t werden, es ist lediglich dIarauf hinzuweisen, dass sieh zur Aufreehterhaltung der Kühl- gasströmung durch die Kühlkanäle eine Druck differenz von etwa 200 mm Wassersäule zwi schen den Kammem <B>6</B> und<B>7</B> ergibt, verur sacht durch den Druckabfall infolge des Str8- mi-mgswid#e-rstandes für das Kühlgas zwischen diesen beiden Punkten des Strömungsweges.
Es sei bemerkt, iclassdieser Druck üblicher weise für den getrieb mit Luft als Kühlgas gilt. Wird ein Gas geringerer Dichte verwen- .det, etwa Wasserstoff<B><I>',</I></B> so ist der Druck pro- portionall dem Dichteverhältnis niedriger.
Die Hochspannimpsflurchführungen, auf die sieh die Erfindlumg bezieht., sind in Fig. <B>1</B> mit<B>8</B> und<B>9</B> -bezeichnet. In Wirl fflichkeit. kön nen mehrere Durchführungen paarweise rings umden Umfangdes Gehäuses angeordnet sein, deren Anzahl sich nach der verwendeten elek trischen Schaltung richtet.
Normalerweise be sitzt ein Dreiphasengenerator sechs Diirch- führungen. Da die Hoch,spannungsdurchfüh- iungen im allgemeinen gleiche Bauart besit zen, wer-den naehstehend nur die Einzelheiten der mit<B>8</B> bezeichnet-en beschrieben.
Es ist aLis Fig. <B>1</B> ersichtlich, dass die Durch führungen<B>8</B> und<B>9</B> in einem kastenartigen Anbau<B>10</B> der Aussenwandung des Generator- gehäuses 1. angeoirdnet sind. Das Generator- gehäuse <B>1</B> besitzt an dieser Stelle einen Durch bruch<B>11, durch</B> welchen der Kühlgasstroin aus der Kammer<B>6</B> in den Anbau<B>10</B> über des sen offene Seite 12 gelangt.
Der kastenartige Anbau<B>10</B> weisteinen axial verlaufenden Fort- sitz 10a auf, der einen Teil des Strömungs- wegges zu den öffirtingen <B>10b</B> bildet, durah wel che :das Kühlgas- der ringförmigen Kammer<B>13</B> zi--tgel,eit,et wird. Diese Anordnungergibt einen Kühlgasstrom. vom Ventilator 4 längs, der Aussenseiten der Durehführun-en <B>8</B> und<B>9.</B>
Ferner zeigt die Fig. <B>1</B> einen Leiter 14 mit einem Endstück<B>15,</B> durch den die Durch- füh-nuig <B>8</B> mit den Wicklangs.,stäben 15a der Statorwieklung verbunden ist.
Der Leiter 14 ist an der benachbarten WandLing dies Gtene- ratorgehäuses mittels einer geeigneten Isolier- stütze <B>16</B> befestigt,. Einzelheitenderselben sind unwiehtig und jeder übliehe Isolator ist hier für verwendbar.
Es isten#ächtlIeh, dass die Durchführungen <B>8</B> und <B>9</B> mit Befestigungsflanschen 8abzw. 9a versehen und- durch geeignete Schrauben<B>8b</B> an der Deckplatte 10c angesehraubt sind. Die innern Teile der Dur#liführungen rauendureh Öffnungen in der Deckpliatte <B>10e</B> in den kastena,1--tigen Fortsatz <B>10</B> hinein, in einer gegenseitigen Lage, wie sie die, Fig. <B>1</B> zeigt.
Die Einzelheitten der Durchführting <B>8</B> sind in,den Fig. 2 bis 4 dargestellt..
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass der elek trische Leiter als Rohr au & stro-mleitendern _Material, üblieherweise aus Kupfer, clet ist. Der in Fig. <B>1</B> mit 14 bezeichnete Lei- tier besteht auseinem innern Kupferrohr 14a (Fig. 2),
das aussen mit einer LagO Isolier band oder anderer Isolation 14b versehen ist, Der Rohrleiter 14a ist mit einem. gleichartigen kurzen R.ohrstüel#: <B>16</B> durch eine der üblichen zweitelligen Rohrverbindungsschellen <B>17</B> ver- bundlen, die mittels geeigneter Spanneinrieli- tungen 17a zusammengepresst sind.
Derartige Verbindungen sind auf diesem Gebiet der Technik üblich 'beim Anschluss von Sammel schienen und andern Starksitronileitern unter einander. Das Rohrstück<B>16</B> ist seinerseits mit -einem andiern Rohrstück<B>18</B> mittels ein-er Win- kelsehelle <B>19</B> verbtinflen. Das Rohrstück<B>18</B> ist mittels einer weiteren Winkelsehelle 21, die der Schelle<B>19</B> entspriüht, an einem speziellen Anschlussteil 20 befestigt.
Wie sieh noch weiter unten zeigen wird, dient. das spezielle AnschlussstÜck 20 gleich zeitig mehreren verschiedenen Zwecken. Einer von diesen ist, eine leitende -Verbindung vom Rohistück <B>18</B> zuun rohrförinicen Leiter 22 --11 schaffen, der über das abgedrehte und mit Gewindle versehene Ende des Anschlassstückes 20 geschraubt ist-, wie bei 22a angedeutet. Um den StromÜbergang an dieser Stelle zu verbessern, kann,' diese Verbindung verschweisst werden.
Der rohrförmige Leiter 22 führt- düreh,die Durchführung hindurch und endet auf clex Aussenseite als Gewindestutzen<B>23,</B> der passend. füreine entsprechende Gewinde kupplung eingerichtet ist, zwecks Verbindung der Durchführung mit einem äussern Strom kreis (nicht gezeichnet,).
Bekanntlich ist es aus elektrischen Grän- den von Wichtigkeit, dass sich zwischen den Durchführangen <B>8</B> und <B>9</B> (Fig. <B>1)</B> kein ma- a <B>i</B> befind,et. Aus diesem "netisierbares Material Grunde besteht die Deckplatte 10e aus Alra- minium oder anderem nichtmagnetisierbarem Material.
Da beim normalen Betrieb die Spannung d#ar elektrischen Leiter gegenüber Erde grö ssenordnungsmässig 20000 Volt beträgt, ist von grösster Wichtigkeit, dass für die Leiter- teite 14a,<B>16, 18, 220</B> und 22 eine ausreichende elektrische Isolierung vorgesehen ist.
In Wirk- liehkeit muss,die Liolation einer Spannung von 40000 Volt standhalten, die beim Zusammen bau als Prüizipann-Luig angelegt wird, Die, Isolation cles Leiters 14a besteht aus einer Bewieldung 14b mit einem geeigneten Isolier band, das beispielsweise sogenanntes Mika- oder Glasfaserband sein kann.
Es ist ersieht- lich, dass diese Bewicktung in eine mit 24 be zeichnete andere Bandbewicklung übergeht, welche die Leiter<B>16, 18,</B> 20 bedeckt und sich bis über das obere Ende des PorzeH anisollators <B>25</B> erstreckt.
Zwecks Erleichterung der Auf bringung dieses Bandes und Erzielung einer glatten Aussenseite werden die einigermassen unregelmässig gestalteten Verbindiingsschellen <B>17, 19</B> und 21 mit einem plastischen Isolier material 24a, beispie%,weise einer Ashest-Lack- Mischung eingehüllt.
Der Porzelilanisolator <B>25</B> besitzt die übliehe Baua"i-t- und trägt den Radia.111.anseh 20a des Anschlassstückes 20, unter Zwischenlagge eines elastischen Dicht#im"ffl,#ringea 25a.
Das untere Ende des Iso-,Iiatlors <B>25</B> ruht auf dem horizon talen Flansch 8a der zylindrischen Halterung <B>26</B> unter Zwischenlage eines 5,hiüichen Dich tungsringes<B>25b.</B> Die Ringe 25a,<B>25b</B> gewähr leisten Gasdiehtheit und ermöglichen unter- sehiedliche thermische Ausdehimnig zwischen <B>d</B> ein keramisehen. Isolator<B>25</B> und den zuge hörigen Metalfteien,
ohne dien Isolator uner- w-Cinscht. stark zu beanspTuehen.
Die zylindrisehe Halterung<B>26</B> besteht ebenfaks aus Aluminium, als aus nicht magne- tisierbarem Material, und ist auf der Deckel platte 10c mit Schrauben<B>8b</B> befestigt, wobei niT Diehtung ein geeigneter Ring<B>8e</B> vorge sehen ist.
Gegen den untem Flansch 26a dier 11alterung <B>26</B> !dTückt der zweite Porzellanj# isolator <B>27</B> üblicher Bauaxt, unte.r Zwischen lage eines Dichtungsringes 27a, während am andern Endie der Isolator<B>27</B> durch, einen Pla,ehring <B>28</B> unter Zwischenlage eines Dich tungsringes<B>27b</B> gehalten wird.
Gegen den Pachring <B>28</B> dTü-ckt über ein-en weiteren zu- sammenpressbaren Dichtunggsring 30 ein zwei- t,er Flachring<B>29.</B> Die beiden werden seittens einer über den Gewindiestutzen 23-,(les Leiters 22 gesehraubten Mutter<B>31</B> aufeinander und gegen das Ende des Isolators<B>27</B> gepresst,
wie aus Fig. 2 ersijssh.t4ä#A Der Leiter 22 ist von der -Aluminium- haltexung <B>26</B> isoliert cliirch. eine mit<B>32</B> be zeichnete geschichtete Isolation.
Hierfür kann eine Papier-Phen.o1-Isedati#en verwendet wer den, etwa d)as handelsübliche Material eTex- tolite oder Herkoilite . Das hie.Daus beste- hendie Isolierrohr reicht weit genug in die PorzeHanisolatoren <B>25, 27,</B> um einen elektri- gehen ÜbeTsehlag zwischen dem Leiter 22 und der metallischen Haltertmg <B>26</B> zu vermeiclen.
Aus Fig. <B>1</B> ist ersichtlich, dass sich das obere Ende ödes Leiters 14 innerhalb der mit Kühlgas Ilöheren Druckes gefüllten, Kammer <B>6</B> bdindet. Das Küblgas kann in den liohlen Leitex 14 , über eine Eiü.Ilassöff-nung strömen, die in ihren Einzelheiten aw Fig.3 hervor geht.
Es ist ein zylindriseher Eintrittsstutzen 14e, aus geschichtetem Pheno-lkunstsstoff-Iso- liermaterial, etwa a.iis Text,o#hte , vorgesehen, die aus mehreren Segmenten besteht und durch eine Bewicklung au & Isolierband 14d zusammengehalten wird.
Wie Fig, <B>3</B> zeigt, bildet dex Eintrittsstutzen 14e, zusammen mit (311nungen 14e und 14f inder Isolierung 14b bzw. dem Leiter 14a mehrere Gaseinlasskanäle. An. Stelle der angegebenen zwei öffnungen können natürlich auch drei oder mehr vorge sehen sein.
Es sei darauf hingewiesen, (lass die Ga & - eintrittsöffnungen dem Kühlgasstrom. in der Kammer<B>6</B> zugekehrt sind. Dadurch entsteht ein gewisser Staudanick, der das Einströmen von Kühlgas in den EintrIttsstutzen 14c be wirkt.
An den Strömungsipleilen in Fig. 2 ist eTsichtlich, wie das über die Eintrittsöff nungen 14f kommende Gas durch den hohl-en Leiter 14a über eine Öffnimg <B>18b</B> in das Leiterstück<B>18</B> und über eine Offnung <B>20b</B> in das Anschlüssstück 20 strömt.
Um, eine hohe Strömungsgesehwindigkeit des Gases relativ zum Leiter 22 zu gewähr leisten und demselben einen geeigneten Aus trittskanal zu schaffen, ist ein nur der Küli- lLing dienendes Rohr<B>33</B> innerhalb des hohlen Leiters 22 koaxia)l# angeordnet.
Aus Fig. 2 ist ersichüleh, dass das obere Ende des innern Rohres<B>33</B> genau in eine Öffnung des An- passstuckes 20 passt und über dasselbe ein Stück herausragt.
Das innerhalb des Ansehluss- stückes 22 und, in Leiter 20 verlaii-dendie Rohr <B>33</B> bildet mit deren Wandungen jeweills einen Kühlkanail. Die koaxiale Anordnung ist im Quersehnitt nach Fig. 4 noch deutlieher er- kenn'ba,r"ch,
e den vom Rohr<B>33</B> gebildeten axial geriehtetien Küblkana!l 34 innerhalb des An- schlussst-iie-kes 20 zeigt sowie die durch die Spannschrauben 21a befestigte Verbindiuigs- sehelle 21 des Rohrstückes<B>18</B> zum Anschluss- stück 20.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, tritt das Kühl mittel vom Rohrstück<B>18</B> über die Öffnung 20b ein und strömt, über den Kanal 34 in den Ringrauin zwischen dem Rohr<B>33</B> und dem Leiter 22.
Das untere Ende des Rohres<B>33</B> bildet einen axialen Durehlass <B>35</B> nüt, einer Endabsehlussscheibe <B>36,</B> die auf beliebige ge- eigneteWeisse im offenenEnde des Gewindestut zens<B>23</B> des Leiters 29, bef estigt ist.
Das Innere des Rohres<B>33</B> bildet den Auslass für das Klilämittel, Am obersten Ende, des Rohres<B>33</B> ist ein Aexibler Sehlauch<B>37</B> aus künstlichem (T'-Lu,umi oder gununiartigem, Isoliermaterial mittels einer geeigneten Sichlau(Aklammer 37a befestigt, deir dasselbe mit dem Rohrstutzen <B>37e</B> verbindet, wo er mit der Klammer<B>37b</B> gehalten ist, wie die Fig. 2 zeigt.
Die Bewick- l'an,o, 24a mit Isolierband erstreckt sich, wie ersichtilich, über die in plastisches Isolierma terial eingehüllte Sehlauchklammer 37a,. Ein Vergleich mit Fig. <B>1</B> zeigt, dass der Kühlmit- telschlauch <B>37</B> in axialer Richtung verläuft <B>und</B> indie Kammer<B>7</B> führt.
Wie oben bereits erwähnt, herrscht, in der Kammer<B>7</B> ein Druck, der etwa 200 mm Wiassersäule niedriger ist .als jener inder Kammer<B>6.</B> Diese Druckdiffe renz bewirkt natüAich den Kühlg-asstrom, wie er in Fig. 2 durch die Strömungspfeile ange deutet ist.
Es ist hieraus ersichtlich, dass die beschrie bene Konstruktion einen mechanisch recht ein fachen A-Ltfbau,darsteät mit wirksamer, elek- trisicher Isolation zwischen den Hoelispannung führenden Leitern und den geerdeten Metall teilen, u-ndl einfachen Mitteln zur Gewährlei stung eines angemessenen KühlmitteLstromes, sowohl längs der Aussenseiten der Durchfüh- rungsa-nordnung wie auch in gutem Wärme kontakt längs der Innenflächen der sich durch die Durchführung erstreekenden stromführen den Leiterteile.
Natürlich müssien die verschie denen öffnungen und Durehlässe für das Kühlgas geeignet bemessen sein, unter Be rücksichtigung des insgesamt zur Verfügung stehenden Druckunterschiedes, -Lun Menge und Geseh,windigkelt des Kühlmittelstromes längs der Alet,gl#lfl.äehen der erforderliehen Wärme- ab-leit-Lmg anzupassen,
zwecks Aufreehterhal- twig ein-er mit Sieherheit zulässigen B etriebs,- temperatur der stromführenden, Leiter. Die ringförmigen Kühlkaunäle 34,<B>35</B> können leicht so bemessen werden, dass die erforderliche Strömungsgegehwindigkeit in denselben er reicht wird.-.
Es ist auch von Bedeutung, dass das Kühlgas mift der niedrigsten Temperatur den Wärmeaustanzch am innen gelegenen Ende des Leiters 14a bewirkt, dadieses Ende vergleichsweise die höchste Temperatur zeigt, da es unmittelbar an die End tücke <B>15</B> und ,die l,' nden der Wieklungsstäbe 15a angrenzt, deren Kühlangetwas schwierig ist.
Auf diese Weige wird eine gewisse Wärmeinenge von h,ier aus zu den obeni Teilen des Rohrleiters 14a abgeleitet.
Obwohl nur ein Ausführungsbeispiel der Durchführung beschrieben NntTde, ist es selbst verständlich, dass eine grosse Anzahl von Varianten und mechanisch gleichwertigen Ausführungen innerhalb des Geltungisberei- elies der vorliegend#en Erfinffi <B>mg</B> möglich sind.
Die Bauart und Anordnung der Verbindungs- sehellen <B>17, 19,</B> 21 usw. kann geändert worden, ebenso der Eintrittsstutzen 14c für das Kühl mittel. Das Innenrohr<B>33</B> kann aus Metall oder geeignetem isolierendem Kunststoff be stehen. Auch (Iie mechanischen BefestigLings- mittel für die Isolatoren<B>25, 27</B> könnenandere Gestalt besitzen.