Elektrischer Turbogenerator Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektri schen Turbogenerator.
Bei sehr grossen Turbogeneratoren bildet der Tem peraturanstieg der Kupferleiter eine der Grenzen für die Grösse der Konstruktion.
Luftkühlung der Rotorleiter wurde schon ausge führt, wobei Luft durch in den elektrischen Leitern gebildete Kanäle geblasen wurde. Auch Kühlung mit tels Luft, die durch in den elektrischen Leitern des Stators gebildete Kanäle strömt, ist bereits ausgeführt worden.
Es wird verständlich, dass im Falle der Rotox- kühlung mit Rücksicht auf die Wicklu#ng und die An schlüsse der rotierenden Teile die Verwendung von Gas das einzig Praktische ist, im Falle der Statorküh- lung die gleichen einschränkenden Erscheinungen zwar nicht in Erscheinung treten, aber mit Rücksicht auf die auftretenden Spannungen der elektrischen Iso lierung grosse Bedeutung zukommt.
Der elektrische Turbogenerator nach dieser Er findung besitzt eine Statorwicklung und ist gekenn zeichnet durch eine Anzahl hohler Leiter der Stator- wicklung, Mittel, um Wasser durch diese Hohlleiter zwischen Wasseranschlussleitungen an jedem Ende des Generators in Umlauf setzen zu können, wobei diese Mittel rohrförmige, elektrisch isolierende Verbin dungsstücke aus wasserundurchlässigem Material an jeder Endseite der Statornuten umfassen, die die Leiterkanäle mit der Anschlussleitung am Ende der Maschine verbinden, wobei die Anordnung so gewählt ist,
dass alle Leiterkanäle einer Nut mit dem gleichen Verbindungsstück gekuppch sind, so dass das Wasser durch ein Verbindungsstück in parallelen Wegen durch alle Leiterkanäle einer Nut fliesst.
Es ergibt sich, dass Wasser wesentlich bessere Wärmeübertragungseigenschaften besitzt als Luft oder andere Gase, und dass damit ein wesentlich höherer Grad der Kühlung erreichbar ist.
Des weiteren besitzt das Wasser, wenn es von Verunreinigungen in vernünftigem Umfange frei ist, angemessene elektrische Isoliereigenschaften.
Vorzugsweise sind die Wasseranschlussleltungen gegen den Maschinenrahmen elektrisch isoliert und können für jede Phase, der Wicklung in voneinander getrennte, isolierte Anschlussleitungen unterteilt sein. Die elektrisch isolierenden Verbindungsstücke können aus einem inerten, wasserundurchlässigen Werkstoff bestehen wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen.
Des weiteren könnendie Anschlüsse, zu den Sta- torklemmen und diese Klemmen selber als Hohlleiter ausgebildet und ebenso wassergekühlt sein.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen: Fig. <B>1</B> einen Längsschnitt eines Turbogencrators, Fig. 2 eine Endansicht, Fig. <B>3</B> eine Einzelheit des Endes einer Statorwick lung- Fig. 4 eine Einzelheit der Kühleinrichtung für die Statorklemmen, Fig. <B>5</B> in grösserem Massstab eine Nuteinlage mit elektrischen Hohlleitern, Fig. <B>6</B> einen Schnitt zur Darstellung,
wie das Iso- lierrohr an die Le#iterkanäle, angeschlossen ist, und Fig. <B>7</B> einen Schnitt entlang der Linie VII-Vll in Fig. <B>6.</B>
In Fig. <B>1</B> bezeichnet<B>1</B> den Rotor und 2 den Statorkern. 4 bzw. <B>5</B> sind Ventilatoren zum Umwälzen von Luft oder ein-es anderen Gases, z. B. Wasserstoff, um die Aussenfläche der Leiter des Rotors bzw. Stators. <B>6</B> sind die Wicklungsköpfe der Statorwickl'ung.
Wie nachfolgend noch auseinandergesetzt wird, sind die Enden der elektrischen Wicklungsleiter des Stators über Isolie-rschläuche oder -rohre <B>7,</B> vorzugs weise aus Poly-tetrafluoräthylen, an jeder Endseite jeder Statornute der Maschine mit einer Anschluss- leitung <B>8</B> verbunden und von der Anschlussleitung am einen Ende der Maschine wird Wasser durch die Leiter hindurch zur Anschlussleitung am anderen Ende geliefert.
Das austretende Wasser wird durch eine geeignete Kühlapparatur und zur erstgenannten Anschlussleitung zurückgeführt.
Aus Fig. <B>5</B> ist ersichtlich, dass die Einlage einer Statornut die Nutisolation <B>9</B> und eine Anzahl, Hohl- Iciter <B>10</B> umfasst, die innere Kanäle<B>11</B> aufweisen. Die Leiter<B>10</B> sind durch Isolationen 12 voneinander ge trennt. Die Leiter sind jeweils in aufeinanderfolgen- den Nuten versetzt, das heisst anders angeordnet, um die Wirbelströme zu vermindern. Die in Fig. <B>5</B> ganz oben und ganz unten in der Nut liegenden Leiter sind diese eben versetzten.
Fig. <B>6</B> zeigt, wie die Enden der Leiterkanäle<B>11</B> an das Rohr<B>7</B> aus Polytetrafluoräthylen angeschlossen sind. Das erfolgt mittels eines Kupplungsstückes <B>13,</B> das an einem Einsatzstück 14 befestigt ist, das seiner seits mittels einer überwurfmutter <B>16</B> für die An- schlussverschraubung an einem weiteren Einsatzstück <B>15</B> befestigt ist.
Das Einsatzstück<B>15</B> für das Rohr aus Polytetrafluoräthylen ist mittels einer Aussen hülse<B>17</B> am Einsatzstück<B>15</B> befestigt, wobei die Hülse 17,durch Gesenkschmieden über das Ende des Rohres gebracht ist. Elektrische Anschlüsse<B>18</B> aus Kupfer sind mit dem Ende der Leiter<B>19</B> hart ve#rlötet, so dass sie eine elektrische Verbindung zur anderen Spulenseite bilden.
Wie oben erwähnt, wird das Wasser, das ständig in Umlauf gehalten wird, am einen Ende der Ma schine in ein Zuführungsrohr<B>8</B> (Fig. <B>1)</B> gepumpt, von wo es in parallelen Strömen durch alle Leiter geführt wird, um am anderen Ende der Maschine aus dem Abflussrohr <B>8</B> in den Wasserkühler auszutreten, von dem es wieder zum Zuführungsrohr zurückgepumpt wird. Die PolytetrafluoYäthylenrohre, <B>7</B> sind mit Krümmungen versehen, um Bewegungen zu ermög lichen; auch sind sie von genügender Länge, so dass sie nachgeben können und den Stromverlust von den stromführenden Leitern durch das Wasser<B>zu</B> den Rohrleitungen, die, während des Betriebes normaler weise geerdet sind, niedrig halten.
Es wurde festgestellt, dass der Stromverlust und der damit verbundene Leistungsverlust bei den nor mal verwendeten Spannungen auf einen vernachlässig- bar kleinen Wert herabgedrückt werden kann. Es kann dabei gewöhnliches Leitungswasser mit niedriger elektrischer Leitfähiigkeit oder vorzugsweise destillier tes Wasser verwendet werden wie beispielsweise das Kondensat von Dampfturbogeneratorsätzen.
Ausser den Statorwicklungen können die An- schlussleitungen zu den Klemmen und die Klemmen selber und selbst die Verbindungsleitungen zwischen Generator und Transformator, die bei -solchen Ma- schi-nen schwer den hohen Leistungen entsprechend auszulegen sein können, in gleicher Weise als Hohl leiter und mit Wasserkühlung ausgebildet werden.
Electric Turbo Generator The present invention relates to an electric turbo generator.
In the case of very large turbo generators, the rise in temperature of the copper conductors forms one of the limits for the size of the construction.
Air cooling of the rotor conductors has already been performed, with air being blown through channels formed in the electrical conductors. Cooling with means of air flowing through channels formed in the electrical conductors of the stator has already been carried out.
It is understandable that in the case of rotox cooling, with regard to the winding and the connections of the rotating parts, the use of gas is the only practical thing; in the case of stator cooling, the same restrictive phenomena do not appear, but with regard to the voltages that occur, the electrical insulation is of great importance.
The electric turbo generator according to this invention has a stator winding and is characterized by a number of hollow conductors of the stator winding, means to circulate water through these waveguides between water connection lines at each end of the generator, these means being tubular, electrical insulating connectors made of water-impermeable material on each end side of the stator slots, which connect the conductor ducts to the connection line at the end of the machine, the arrangement being chosen so
that all conductor channels of a slot are coupled with the same connector, so that the water flows through a connector in parallel paths through all conductor channels of a slot.
The result is that water has significantly better heat transfer properties than air or other gases, and that a significantly higher degree of cooling can thus be achieved.
Furthermore, if the water is reasonably free of impurities, it has adequate electrical insulating properties.
The water connection lines are preferably electrically isolated from the machine frame and can be divided into separate, insulated connection lines for each phase of the winding. The electrically insulating connecting pieces can consist of an inert, water-impermeable material such as polytetrafluoroethylene.
Furthermore, the connections to the stator terminals and these terminals themselves can be designed as waveguides and also be water-cooled.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated in the accompanying drawing. The figures show: FIG. 1 a longitudinal section of a turbo generator, FIG. 2 an end view, FIG. 3 a detail of the end of a stator winding. FIG. 4 a detail of the cooling device for the stator terminals, Fig. 5, on a larger scale, a slot insert with electrical waveguides, Fig. 6, a section for illustration,
how the insulating tube is connected to the conductor ducts, and FIG. 7 shows a section along the line VII-VII in FIG. 6
In FIG. 1, <B> 1 </B> designates the rotor and 2 the stator core. 4 and <B> 5 </B> are fans for circulating air or another gas, e.g. B. hydrogen to the outer surface of the conductor of the rotor or stator. <B> 6 </B> are the winding heads of the stator winding.
As will be explained below, the ends of the electrical winding conductors of the stator are preferably made of poly-tetrafluoroethylene via insulating hoses or pipes, with a connecting line on each end side of each stator slot of the machine B> 8 </B> and from the connection line at one end of the machine, water is supplied through the conductors to the connection line at the other end.
The escaping water is fed back through a suitable cooling device and to the first-mentioned connection line.
It can be seen from FIG. 5 that the insert of a stator slot comprises slot insulation 9 and a number, hollow iciter 10, the inner channels B> 11 </B>. The conductors <B> 10 </B> are separated from one another by insulation 12. The conductors are each offset in successive grooves, that is to say arranged differently, in order to reduce the eddy currents. The conductors located at the very top and at the bottom in the groove in FIG. 5 are offset.
Fig. 6 shows how the ends of the conductor ducts 11 are connected to the pipe 7 made of polytetrafluoroethylene. This is done by means of a coupling piece <B> 13 </B> which is fastened to an insert piece 14, which in turn is connected by means of a union nut <B> 16 </B> for the screw connection to a further insert piece <B> 15 < / B> is attached.
The insert <B> 15 </B> for the pipe made of polytetrafluoroethylene is attached to the insert <B> 15 </B> by means of an outer sleeve <B> 17 </B>, the sleeve 17 being drop forged over the end of the pipe is brought. Electrical connections <B> 18 </B> made of copper are hard soldered to the end of the conductors <B> 19 </B> so that they form an electrical connection to the other side of the coil.
As mentioned above, the water, which is kept in constant circulation, is pumped at one end of the machine into a feed pipe <B> 8 </B> (Fig. <B> 1) </B>, from where it flows into parallel flows through all conductors in order to exit at the other end of the machine from the drain pipe <B> 8 </B> into the water cooler, from which it is pumped back to the feed pipe. The polytetrafluoroethylene pipes, <B> 7 </B> are curved to allow movement; they are also of sufficient length so that they can give way and keep the loss of current from the live conductors through the water <B> to </B> the pipes, which are normally earthed during operation, low.
It was found that the current loss and the associated loss of power can be reduced to a negligibly small value with the voltages normally used. Ordinary tap water with low electrical conductivity or, preferably, distilled water, such as the condensate from steam turbine generator sets, can be used.
In addition to the stator windings, the connecting lines to the terminals and the terminals themselves and even the connecting lines between generator and transformer, which in such machines can be difficult to design according to the high power, can be used in the same way as waveguides and with Water cooling can be trained.