Rotor eines Turbogenerators mit in Nuten untergebrachter, gasgekühlter Wicklung. Die Leistung eines Turbogenerators ist wesentlich durch die zulässige Erwärmung der Wicklung des Rotors festgehegt. Je wirksamer die Kühlung dieser Wicklung ist, um so grösser ist bei gegebener Rotorabmessung die erreichbare Leistung.
Bei der Kühlung können im Prinzip zwei Arten unterschieden werden: 1. Die Kühlung durch das Kühlgas er folgt an der Rotoroberfläche und durch zu sätzlich im Rotorkörper vorgesehene axiale Kühlkanäle.
2. Das Kühlgas bestricht direkt das Kupfer der Rotorwicklung.
Die erste Kühlungsart ist gegenüber der zweiten insofern im Nachteil, als die ganze abzuführende Wärmemenge erst durch die Wicklungsisolation geleitet werden muss, was ein entsprechend grosses Temperaturgefälle erfordert, so dass das Wicklungskupfer gegen über den Rotorzähnen entsprechend wärmer ist.
Nun sind es aber gerade die Temperatur unterschiede zwischen Wicklung und Rotor eisen, welche das gefürchtete und für die Lebensdauer aussehlaggeben@de Arbeiten der Wicklung hervorrufen.
Bei der zweiten Art der direkten Kühlung erfolgt zur Hauptsache die Wärmeabgabe von Kupfer direkt an das: Gras, also nicht erst über die Isolation und das Rotoreisen. Na türlich wird sich auch hier bei der direkten Kühlur a eine gewisse Temperaturdifferenz zwischen Wicklung und Rotorzähnen ein stellen.
Viele Ausführungen nach der zweiten Kühlungsart zeigen konstruktive Mängel, in- dem einzelne Leiter mechanisch nicht ein wandfrei in den Nuten in ihrer Lage gehalten sind, wodurch Verwerfungen der Leiter auf traten, die zu Teilkurzschlüssen in der Wick lung führen können.
Die Erfindung betrifft den Rotor eines Turbogenerators mit in Nuten untergebrach ter, gasgekühlter Wicklung. Die Erfindung be steht darin, dass die einzelnen Leiter seitliehe Aussparungen aufweisen, durch die längs der Leiter das Kühlgas strömt und die Leiter kühlt.
Die Erfindung bietet den Vorteil der direkten Kupferkühlung. Es wird so eine minimale Temperaturdifferenz zwischen Wick lung und Rotorzähnen erreicht.
Fig.1 zeigt einen Querschnitt durch die Rotorwicklung in, einer Nut gemäss der Er findung.
Fig.2 und 3 zeigen verschiedene Leiter profile.
Inder Rotornut 20 Sind die Leiter 1, 2 bis 15 eingelegt und gegeneinander isoliert. Jeder Leiter setzt sich aus einem breiten Ein. zelleiter 1a, 2u usw.
und einem schmalen Ein zelleiter 1b, 2b usw. zusammen. Auf diese Weise entstehen Aussparungen 1e, 2e und <B>3,e,</B> usw. Diese Aussparungen bilden axiale Kühl kanäle mit einer relativ grossen Kühlober fläche.
Die Profilform ist so-, dass der äussere Profilrand auf seiner ganzen Länge, mit Aus nahme der Austrittsöffnungen für das Gas, an der seitlichen Nutenisolation 21-21a resp. 21-22 anliegt. Dadurch wird jeder Leiter auf der ganzen Länge seitlich festgehalten, so dass jegliche Verlagening und Verwerfung vermieden wird.
Zur Vergrösserung des Querschnittes der durch die Leiter gebildeten Kanäle können in deli Rotorzähnen Nebenfalls entsprechende Längskanäle 23 ausgespart werden, die mit den durch die Leiter gebildeten Kanäle über einstimmen (Fig.l). Bei den so erweiterten Kanälen .
kann die Nutisolation 21c unter brochen lind durch einzelne Isolationskanäle 22 ersetzt werden, welche auf den zwischen den Aussparungen 23 der Rotorzähne befind lichen Zacken 24 sitzen. Die Schenkel dieser Isolationskanäle werden nur so lang ge macht, dass zur Spannungshaltung ein genü gender Kriechweg vorhanden ist. Ein mög lichst grosser Teil der Zahnoberfläche in den Kanälen kann darin direkt mit dein Kühlgas in Kontakt kommen.
Auf seinem Weg durch die Kanäle erwärmt sich das Gas -und kann dann einen Teil seiner Wärme direkt an, die Rotorzähne abgeben. Dadurch werden diese angeheizt, und es ergibt sich so eine minimale Temperaturdifferenz zwischen Wicklung und Rotorzähnen.
An einzelnen über die axiale Länge ver teilten Stellen werden die vorstehenden Teile des Profils der Leiter ausgeschnitten, wo durch radiale Kanäle entstehen, welche die einzelnen Längskanäle miteinander verbinden. An den entsprechenden Stellen sind in den Rotorzähnen und im Nutenverschlusskeil radiale Bohrungen 26 vorgesehen, durch welche das Gas unter der Wirkung der Zentrifugalkraft entweichen kann (Pfeile<B>27).</B>
Die Profilform der Leiter ist so gewählt, dass im Verhältnis zum Querschnitt sich eine möglichst grosse Kanaloberfläche ergibt. Da bei kann der Leiter sich aufs mehreren Einzel- leitern von an sich einfachem Rechteckquer- schnitt zusammensetzen.
Fig. 2 zeigt eine aus vier einzelnen aus Flachkupfer zusammen gesetzte Doppel-T-Form. Dabei können, wie in Fig. 2 gezeigt, zwischen den die Leiter distanzierenden Rotorzähnen weitere zur Ver grösserung der Oberfläche dienende Zähne vorgesehen werden. Einzelne aus mehreren Bändern zusammengesetzte Leiter werden mechanisch durch Nieten oder Löten zu einem Ganzen verbunden.
Der Leiter kann axieh, wie Fig.3 zeigt, aus einem Stück gezogen sein, wobei Seitenrillen 26 vorgesehen sind. ; Der Leiter erhält dann eine H-Form.
Rotor of a turbo generator with gas-cooled winding housed in grooves. The performance of a turbo generator is essentially determined by the permissible heating of the rotor winding. The more effective the cooling of this winding, the greater the achievable power for a given rotor dimension.
In principle, two types of cooling can be distinguished: 1. The cooling by the cooling gas takes place on the rotor surface and by additional axial cooling channels provided in the rotor body.
2. The cooling gas directly brushes the copper of the rotor winding.
The first type of cooling has a disadvantage compared to the second in that the entire amount of heat to be dissipated must first be conducted through the winding insulation, which requires a correspondingly large temperature gradient so that the winding copper is correspondingly warmer than the rotor teeth.
But it is precisely the temperature differences between the winding and the iron rotor that cause the winding to work, which is dreaded and indicative of its service life.
With the second type of direct cooling, the main thing is that the heat is given off by copper directly to the: grass, i.e. not through the insulation and the rotor iron. Of course, there will also be a certain temperature difference between the winding and the rotor teeth with direct cooling.
Many designs according to the second type of cooling show structural deficiencies in that individual conductors are not mechanically held in their position in the grooves without any problems, as a result of which the conductors were warped, which can lead to partial short circuits in the winding.
The invention relates to the rotor of a turbo generator with a gas-cooled winding which is housed in grooves. The invention consists in the fact that the individual conductors have recesses on the side through which the cooling gas flows along the conductors and cools the conductors.
The invention offers the advantage of direct copper cooling. In this way, a minimal temperature difference between the winding and the rotor teeth is achieved.
1 shows a cross section through the rotor winding in a groove according to the invention.
Fig.2 and 3 show different ladder profiles.
In the rotor slot 20, the conductors 1, 2 to 15 are inserted and insulated from one another. Each leader is made up of a broad one. cell conductors 1a, 2u etc.
and a narrow single conductor 1b, 2b, etc. together. In this way, recesses 1e, 2e and <B> 3, e, </B> etc. are created. These recesses form axial cooling channels with a relatively large cooling surface.
The profile shape is such that the outer profile edge over its entire length, with the exception of the outlet openings for the gas, on the lateral groove insulation 21-21a, respectively. 21-22 is present. As a result, each ladder is held on the side along its entire length so that any misalignment and warping is avoided.
To enlarge the cross-section of the channels formed by the conductors, corresponding longitudinal channels 23 can also be cut out in the rotor teeth, which correspond to the channels formed by the conductors (FIG. 1). With the channels expanded in this way.
the slot insulation 21c can be replaced by individual insulation channels 22 which are located on the prongs 24 located between the recesses 23 of the rotor teeth. The legs of these insulation channels are only made long enough to ensure that there is sufficient creepage distance to maintain the voltage. As much as possible of the tooth surface in the canals can come into direct contact with your cooling gas.
The gas heats up on its way through the channels - and can then give off part of its heat directly to the rotor teeth. This heats them up and there is a minimal temperature difference between the winding and the rotor teeth.
At individual points distributed over the axial length of the protruding parts of the profile of the ladder are cut out, where radial channels are created that connect the individual longitudinal channels. Radial bores 26 through which the gas can escape under the effect of centrifugal force are provided in the rotor teeth and in the slot locking wedge at the appropriate points (arrows <B> 27). </B>
The profile shape of the conductors is chosen so that the largest possible channel surface is obtained in relation to the cross section. In this case, the conductor can be made up of several individual conductors with a simple rectangular cross-section.
Fig. 2 shows a double T-shape composed of four individual pieces made of flat copper. As shown in FIG. 2, further teeth, which serve to enlarge the surface area, can be provided between the rotor teeth spacing the conductors. Individual conductors made up of several strips are mechanically connected to form a whole by riveting or soldering.
The conductor can axieh, as Figure 3 shows, be drawn from one piece, with side grooves 26 are provided. ; The conductor is then given an H shape.