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Gasgekühlte dynamoelektrische Maschine Die Erfindung bezieht sich
auf Verbesserungen bei der Belüftung von Turbogeneratoren oder anderen großen dynamoelektrischen
Maschinen mit dem Ziel, den durch die Stator- oder Rotorwicklungen aufgenommenen
Strom gegenüber den bisher bekannten Ausführungen zu verdoppeln, zu verdreifachen
oder noch weiter zu vervielfachen. In größeren dynamoelektrischen Maschinen treten
verschiedene Arten von Verlusten auf. Die hauptsächlichsten Verluste sind die Kupferverluste,
üblicherweise als Joulesche Wärme (J2 R) bezeichnet. Diese Kupferverluste machen
einen verhältnismäßig kleinen Prozentsatz der Gesamtleistung der Maschine aus, aber
diese durch Joulesche Wärme erzeugten Verluste, welche durch bekannte Kühlsysteme
auf die zulässige Höchsttemperatur des Stator- oder Rotorkupfers gebracht werden
können, begrenzen die Gesamtleistung der Maschine.
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Während der verflossenen 20 Jahre hat sich die Verwendung von Wasserstoff
an Stelle von Luft als Kühlmittel eingeführt, insbesondere für Hochleistungs-Wechselstromgeneratoren,
und zwar hauptsächlich, weil das wesentlich geringere spezifische Gewicht von Wasserstoff
die Ventilations- und Druckverluste erheblich verringerte. In der Regel wurde bei
einem Wasserstoffgasdruck von rund 0,226 kg über der umgebenden Atmosphäre gearbeitet,
obwohl in jüngster Zeit auch Abhandlungen und Versuche sich mit Wasserstoffgasdrücken
über einigen Atmosphären befaßten. Es wurde jedoch festgestellt, daß zwar die Stromleistung
eines gegebenen Generators bei ansteigendem Druck des Wasserstoffgases zunächst
anstieg, daß dieser Anstieg jedoch kontinuierlich in eine Art von Sättigung überging.
Daraus wurde der Schluß gezogen, daß Mängel, wie steigende Wasserstoffgasverluste
und zunehmende Kosten der Generatorgehäuse, welche Begleiterscheinungen beim Arbeiten
mit höheren Drücken waren, die Arbeitsweise bei Drücken von mehr als 2,1 kg/cm2
über Atmosphärendruck als unwirtschaftlich erscheinen ließen.
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Bei den meisten bisher üblichen wasserstoffgekühlten Generatoren wird
das Wasserstoffgas in dem Generatorgehäuse mit Hilfe von nächst dem Rotorumfang
befestigten Ventilatorflügeln durch Kühlkanäle in dem Magneteisen des Rotors und
Stators getrieben.
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Die Joulesche Wärme (J2 R) mußte von dem Wicklungskupfer über die
Nutenisolation der Wicklungen und von hier durch das Eisen auf den Kühlgasstrom
übergehen. Dieser Wärmestrom durch die Isolation und das Eisen war überwiegend die
Ursache, daß die Generatorleistung bei ansteigendem Wasserstoffgasdruck nicht gleichförmig
ansteigen konnte.
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Es ist bekannt, die Kühlwirkung gasgekühlter dynamoelektrischer Maschinen
dadurch zu erhöhen, daß das Kühlgas, vorzugsweise Wasserstoffgas, gezwungen wird,
durch Kühlkanäle zu strömen, die sich im Innern der Hauptwicklungsisolation befinden
und entlang eines jeden Wicklungselementes angeordnet sind, so daß die aus dem Wicklungskupfer
abzuführende Wärme ihren Weg ohne Zwischenschaltung eines wesentlichen Wärmedammes
zu dem Wasserstoffgas nimmt. Die Nuten müssen somit innerhalb ihres Querschnittes
das Wicklungskupfer, die Kühlkanäle und die Wicklungsisolation aufnehmen. Da die
Isolation durch die Konstruktionskonstanten festliegt, so bedeutet dies, daß der
Raum für die Kühlkanäle entweder aus dem Wicklungskupfer oder dem Magneteisen ausgespart
werden muß. Da Wicklungskupfer und Magneteisen kostspielige Werkstoffe sind, so
sollen die Kanalquerschnitte möglichst klein gehalten werden. Es kann gezeigt werden,
daß dieses Verhältnis einen größtmöglichen Kanalquerschnitt fixiert.
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Die Kühlkanäle verlaufen in der Achsrichtung der Stator- und Rotornuten,
parallel zum Wicklungskupfer. Die Länge der Kühlkanäle ist praktisch somit durch
die axiale Länge des Rotors bzw. Stators festgelegt; diese Länge hinwiederum ist,
wie oben ausgeführt, durch die mechanischen Konstanten fixiert. Somit sind sowohl
Querschnitt wie Länge eines jeden Kühlkanals innerhalb enger Grenzen festgelegt.
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Die lineare Geschwindigkeit, mit welcher ein bestimmtes Gas durch
einen Kanal einer bestimmten Länge und eines bestimmten Ouerschnitts strömt, ergibt
sich nach bekannten Gesetzen aus dem Druckgefälle zwischen den
Kanalenden.
In seit vielen Jahren geübter Praxis wird das Kühlgas durch die Kühlkanäle von Generatoren
durch ein von einem einstufigen, am Rotorumfang befestigten Ventilator erzeugtes
Druckgefälle getrieben. Das durch einen solchen einstufigen Ventilator erzeugte
Druckgefälle besitzt einen Wert, der nicht über H = 0,5 T72 liegt, worin bedeutet
V die lineare Geschwindigkeit, mit der die Ventilatorflügel sich bewegen, g die
Erdbeschleunigung und H das Druckgefälle, ausgedrückt als Höhe einer stationären
Gassäule, die einen statischen Druckgleichen Wertes an ihrer Basis besitzen würde.
Da die Antriebsgeschwindigkeit und der Rotordurchmesser für Standard - Hochleistungs
-Turbowechselstromgeneratoren feststehende, maximale Werte aufweisen, so kann die
Umfangsgeschwindigkeit des Rotors, die ebenfalls= V ist, rund 200 m/Sek. nicht überschreiten.
Der Wert H aus der vorerwähnten Formel ergibt daher ein Maximum, das in der Größenordnung
von 1070 m liegt. Für einen Generator, der als Kühlmittel Wasserstoffgas bei einem
absoluten Druck von 1 Atmosphäre verwendet, bedeutet dies einen maximalen Druckabfall
von 8,5 ₧ g/cm2 und für Wasserstoff bei einem Druck von P Atmosphären ein
Druckgefälle von 8,5 ₧ P g/cm2.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß bei den bekannten, mit Wasserstoff
gekühlten Generatoren die Druckhöhen die genannten Werte nicht übersteigen konnten
und daß die lineare Geschwindigkeit des Gases durch die Kühlkanäle von gegebenem
Querschnitt und gegebener Länge durch die Druckhöhen gemäß den oben angegebenen
Formeln auf einen Maximalwert beschränkt ist.
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Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil durch die Vereinigung von
in den Wicklungsnuten angeordneten Kühlkanälen, die in direkter Berührung mit dem
Wicklungskupfer sind, und einem mehrstufigen Ventilator, der das Kühlgas durch diese
Kühlkanäle mit wesentlich höherer Geschwindigkeit treibt.
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Demzufolge bezieht sich die Erfindung auf gasgekühlte, dynamoelektrische
Maschinen in einem gasdichten, der Zirkulation von Kühlgas dienenden Gehäuse mit
einer Statorwicklung, die eine Betriebsspannung von mindestens 5000 Volt aufweist;
erfindungsgemäß enthalten die Wicklungsnuten des Statorkernes Hülsen aus Isoliermaterial,
welche Wicklungselemente einschließen, die einen kleineren Querschnitt besitzen
als der Innenraum dieser Hülse, so daß Raum für Kühlkanäle bleibt, wobei zwischen
den Wicklungselementen und diesen Kühlkanälen kein nennenswerter Wärmedamm in Form
von Isoliermaterial liegt; ferner ist erfindungsgemäß ein mehrstufiger Ventilator
vorgesehen, der das Kühlgas mit einem Druck von mindestens 1 Atmosphäre durch die
Kühlkanäle treibt unter einem Druckgefälle von wesentlich mehr als 1070 m.
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Zwar ist die Verwendung von mehrstufigen Ventilatoren bei dynamoelektrischen
Maschinen an sich bekannt. Neu ist die Verwendung solcher Ventilatoren in Verbindung
mit in Wicklungsnuten liegenden Kühlkanälen. Durch diese Vereinigung ergeben sich
unerwartete Vorteile.
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Da das hohe Druckgefälle die Geschwindigkeit des Kühlgases, welches
durch die Nuten in direktem Kontakt mit den eingebetteten Wicklungen strömt, erhöht,
wird in der Zeiteinheit ein großes Volumen an Kühlgas durch die Kanäle getrieben;
außerdem bringt die hohe Geschwindigkeit das Kühlgas in engeren Kontakt mit den
Leiterelementen, was zur Folge hat, daß der Wärmeübergang von dem Wicklungskupfer
auf das Kühlgas gegenüber den bekannten Kühlsystemen vervielfacht wird. Die guten
Isoliereigenschaften des schnell strömenden Wasserstoffgases verhindern Corona-Entladungen
innerhalb der Kühlkanäle und machen es überflüssig, festes Isoliermaterial zwischen
den Hochspannungswicklungsleitern und den Kühlkanälen vorzusehen. Eine derartige
feste Isolierung würde einen Wärmedamm bilden, welcher der Wärmeübertragung von
den Leiterelementen auf das durch die Nutenkanäle strömende Kühlgas hinderlich wäre.
Die Wirkung des durch die Kühlkanäle unter einem Druckgefälle von mehr als 1070
m zirkulierenden Gases ist daher eine dreifache, nämlich erstens Steigerung der
Wärmeabführung infolge der großen, durch jeden Kühlkanal in der Zeiteinheit strömenden
Menge an Kühlgas, zweitens weitere Steigerung der Wärmeabführung durch die innige
Berührung zwischen dem schnell strömenden Wasserstoffgas und den die Kühlkanäle
bildenden Leiterelementen und drittens eine noch weitere Steigerung der Wärmeabführung
dadurch, daß es dank der hohen Isolierfähigkeit des Wasserstoffgases möglich ist,
dieses mit dem Wicklungskupfer direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung von Isolation,
in Berührung zu bringen.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber Hochspannungsgeneratoren
bisheriger Ausführung liegt in der Vermeidung von Temperaturgefällen im Magnetkern
und in den Rahmenteilen. Dies wirkt sich in einem schwächeren Recken des Kernes
und Rahmens während der Aufheizung und der Abkühlung des Generators aus. Auf diese
Weise wirken die Innenkühlkanäle für eine Statorwicklung von mindestens 5000 Volt
(in den meisten Fällen von mehr als 10000 Volt) Betriebs-Spannung und die hohe Geschwindigkeit
des Kühlgasstromes zusammen im Sinne der Abführung des Wärme-Stromes von dem Kern
und dem Rahmen und im Sinne der Konzentration dieses Wärmestromes auf das Kühlgas.
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Es wurde des weiteren gefunden, daß trotz der Verwendung mehrstufiger
Ventilatoren die Gesamtheit der Rotorwicklungsverluste, der Ventilatorleistung und
der Ventilatorverluste für einen Generator nach der Erfindung nicht größer ist als
für einen nicht innengekühlten Generator bisher üblicher Ausführung bei gleicher
Generatorleistung, die erfindungsgemäße Ausführung jedoch eine wesentlich wirksamere
Kühlung gewährleistet. Darüber hinaus wird bei Verwirklichung der erfindungsgemäßen
gleichzeitigen Verwendung von innengekühlten Wicklungen und mehrstufigen Ventilatoren,
die einen viel intensiveren Gasstrom durch die Kühlkanäle erzeugen, als dies mit
dem üblichen einstufigen Ventilator früherer Ausführungen möglich war, eine beträchtliche
Verringerung der Baugröße des Wärmeaustauschers und der zugehörigen Kanäle erreicht.
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Die Zeichnung erläutert die Erfindung an Ausführungsbeispielen.
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Die Figuren stellen dar Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt eines
Teiles eines Turbogenerators, bei welchem Wasserstoffgas unter erhöhtem Druck als
Kühlmittel für den Stator und für den Rotor (bei im wesentlichen gleichem Druck
in beiden) Verwendung findet, Fig. 2 einen schematischen Querschnitt nach Linie
II-II zu Fig. 1 in verkleinertem Maßstab, Fig. 3 die Draufsicht auf einen Teil des
Umfangs der Maschine in Abwicklung bei abgenommenem Außengehäuse, Fig. 4 den Schnitt
nach Linie IV-IV zu Fig. 1, Fig. 4A einen der Fig. 4 entsprechenden Schnitt in etwas
geänderter Ausführung, Fig.5 die Stirnansicht auf das Ende einer Statorwicklung
der Fig. 1, Fig. 6 den Schnitt nach Linie VI-VI zu Fig. 4A, Fig. 7 einen Mehrstufenventilator
in Einzeldarstellung:
Die Fig.1 zeigt einen großen Mehrphasen-Turbogenerator
mit dem Stätor 1 und dem Rotor 2, in einem gasdichten äußeren Gehäuse 3. Der Rotor
sitzt auf einer Welle 4, welche aus dem Gehäuse, in gasdichten Lagern, vorzugsweise
Stopfbüchsen 5, austritt. Letztere sind so ausgebildet, daß ein übermäßiger Verlust
an Wasserstoffgas vermieden wird.
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Der Stator besitzt einen Statorkern, der aus einem Paket von ringförmig
magnetisierbaren Lamellen besteht. Diese sind durch einen ringförmigen Entlüftungskanal
7 unterteilt. An Stelle eines einzigen derartigen Entlüftungskanals kann eine Vielzahl
solcher Kanäle gebildet sein, in der Weise, daß in den Kanal 7 im geeigneten Achsabstand
Lamellen eingesetzt sind, wobei die Summe der Querschnitte dieser Radialkanäle dem
Querschnitt des einzigen Radialkanals 7 entsprechen muß (etwa 51 mm). Vorzuziehen
jedoch ist die Anordnung eines einzigen zentralen Ringkanals 7.
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Der Statorkern besitzt Wicklungsnuten 8 für die Wicklungsseiten 9
einer Hochspannungsständerwicklung 10 aus vorgeformten Spulen.
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In Fig. 1 sind die Endteile 13 der Ständerwicklung 10, die an den
Enden der Kernnuten überstehen, im gleichen radialen Abstand von der Welle 4 gehalten
wie die Wicklungsseiten 9 (statt sie in einem Winkel von der Welle wegzubiegen,
wie das bei vorbekannten Konstruktionen der Fall ist). Gemäß Fig. 1 ist ein zylindrischer
Wicklungshaltekörper 16 vorgesehen, der an beiden Enden des Statorkernes die Wicklungsteile
13 unterstützt. Die Wicklungsenden werden gegen diesen zylindrischen Halter 16 aus
Isolierstoff durch geeignete Spannelemente 17, die mit dem zylindrischen Isolierkörper
16 in Wechselwirkung stehen, niedergehalten und gegen Verdrehung oder Verbiegen
bei Beanspruchung durch Kurzschlußströme gesichert.
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Besondere Maßnahmen sind getroffen, um die Ständerwicklungen 10 über
ihre ganze Länge nicht bloß im Bereich der in den Nuten liegenden gestreckten Wicklungsseiten
9, sondern vorzugsweise auch unter Einschluß der Endteile 13 mit Ausnahme der am
weitesten vom Statorkern entfernt liegenden Krümmer 14 zu kühlen. Ein Weg, um dies
zu bewerkstelligen, besteht in der Anordnung der Wicklungsseiten in Paaren 19 und
19' (Fig. 4), die im Abstand voneinander gehalten werden, beispielsweise durch kleine
vertikale oder radiale Abstandshalter 20 (Fig. 6), die in geeigneten Abständen auf
die Länge der Wicklungspaare 19 und 19' verteilt sind, sowohl im Bereich der Seitenteile
9, die in den Nuten 8 liegen, als auch im Bereich der gestreckten Endteile 13. Den
Wicklungspaaren 19 und 19' sind zu denselben parallel laufende obere und untere
Kühlkanäle 21 und 21' zugeordnet. Diese sind in einem ununterbrochenen, fugenfreien
Isoliermantel J eingeformt. Das Isoliermaterial kann sowohl die Wicklungsseitenteile
9 in den Nuten 8 wie auch die Krümmungen 11 an den Enden des Statorkerns 6 wie auch
die gestreckten Endteile 12 einschließen, nicht aber die Krümmer 14.
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Das Material J dient als Nutenisolation für die Wicklungen; die die
Wicklungsleiter aufnehmenden Nuten sind im Querschnitt so groß, daß sie Raum für
die Nutenisolation und die Kühlkanäle 21, 21' bieten. Jede Wicklungsseite 19, 19'
besteht aus einer Vielzahl von Lagen aus Kupferleitern. Diese Leiterelemente können
gegeneinander isoliert sein, beispielsweise durch Umwickeln mit einem dünnen Band
oder einer anderen Isolation, die keine wesentliche Wärmebrücke für den Wärmestrom
bildet und dessen thermischer Widerstand verhältnismäßig klein ist gegenüber jenem,
welchen die Hauptisolation J zwischen dem Wicklungskupfer 10 und den Nutenwandungen
bildet. Gleich den meisten Turbogeneratoren ist die beispielsweise dargestellte
Maschine mit einer Zweilagen-Ständerwicklung 10 ausgerüstet derart, daß die Wicklungsteile,
die in jeder Statornut 8 liegen, zwei Doppelleitergebilde umfassen. Gemäß Fig. 5
tritt das Kühlmedium, in diesem Falle Wasserstoff, in den oberen Kühlkanal 21 der
oberen Wicklungslage und in den unteren Kanal 21' der unteren Wicklungslage an den
Kanalenden nächst den Krümmern 14 an den Wicklungsscheiteln ein. Der untere Kühlkanal
21' der oberen Wicklungslage und der obere Kühlkanal 21 der unteren Wicklungslage
sind, wie bei 24 und 25 der Fig. 1 und 6 schematisch angedeutet, geschlossen. Das
Kühlmedium tritt somit durch die offenen Kanäle ein und strömt durch den Zwischenraum
zwischen den beiden Wicklungshälften 19 und 19' in die an den Enden verschlossenen
Kanäle, wie durch die Pfeile in Fig. 6 gezeigt wird. In der Maschinenmitte, wo sich
der ringförmige Entlüftungskanal ? befindet, sind die beiden Kanäle, die nächst
den Krümmern 14 offen sind, geschlossen, wie in Fig. 1 bei 26 und 27 angedeutet,
so daß das Kühlgas gezwungen ist, durch die an den Krümmern geschlossenen Kühlkanäle
auszutreten, worauf es in den Entlüftungskanal ? gelangt und hier radial gegen den
äußeren Umfang des Statorkernes strömt, wie in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet.
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Der äußere Umfang des Statorlamellenpaketes 6 wird durch eine Vielzahl
von, in axialen Abständen angeordneten Ringen 30 getragen. Das Gehäuse 3 besitzt
einen zylindrischen Teil, der gemäß Fig.2 bezüglich des Statorkernes 6 etwas exzentrisch
ist, so daß oberseitig zwischen dem Gehäuse 3 und dem Kern 6 ein größerer Raum besteht
als unterseitig. In dem größeren oberen Raum befinden sich zwei sich axial erstreckende
Kühler oder Wärmeaustauscher 31 und 32, die im Winkelabstand zueinander liegen und
innenseitig durch einen Verteiler oder ein Leitblech 33 verbunden sind, welches
das radial aus dem Entlüftungskanal 7 nach außen strömende Gas zwingt, in zwei Umfangsströmen
zwischen die beiden sich axial erstreckenden Kühler 31 und 32 zu ziehen und nach
erfolgter Abkühlung an das zugehörige Maschinenende zurückzukehren.
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Der Kreislauf des Gases wird durch mehrstufige Ventilatoren 35 (Fig.
1) aufrechterhalten, deren je einer auf der Welle 4 an jedem Ende des Rotors 2 befestigt
ist. An jedem Maschinenende befindet sich eine Leitfläche 36, welche das durch die
Kühler 31 und 32 strömende Gas an die Saugseite der Ventilatoren 35 zurückführt,
von wo aus das Gas dann in axialer Richtung in das Innere der Maschine geblasen
wird. Die Ventilatorschaufeln 35 sind in Fig. 1 lediglich schematisch und symbolisch
angedeutet als mehrstufige Mittel zur Erzeugung der Geschwindigkeit des durch die
Kühlkanäle strömenden Mediums. An Stelle von Ventilatoren können für den gleichen
Zweck irgendwelche andere, in der einschlägigen Technik bekannte Mittel Verwendung
finden. Es wurde gefunden, daß ein zweistufig wirkender Ventilator gegenüber einem
einstufigen an der Maschine eine wesentliche Verbesserung bringt, daß sich diese
Verbesserung aber nicht in dem Maß bei einer Maschine ohne Innenkühlung der Wicklungen
auswirkt.
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Der Rotor 2 besitzt einen Rotorkern 40 (Fig. 1 und 2), der ebenfalls
mit Wicklungsnuten 41 für die Wicklungsseiten 42 der Läuferwicklung 43 versehen
ist. Diese Läuferwicklung 43 besteht vorzugsweise aus hohlen oder U-förmigen Leitern
44. In der Nähe der Rotormitte, ungefähr unter dem Statorentlüftungskanal7, sind
die Nutenkeile 45 des Rotors, ebenso wie die U-förmigen Rotorleiter 44 mit radialen
Öffnungen oder Entlüftungskanälen 46 versehen, durch welche das Wasserstoffgas aus
dem Luftspalt ausgetrieben wird, dann in das
Luftspaltende des ringförmigen
Statorentlüftungskanals 7 gelangt und sich mit dem den Stator kühlenden Wasserstoffgasstrom
vereinigt, um durch die Kühler 31 und 32 gekühlt zu werden und anschließend durch
die Wirkung der mehrstufigen Ventilatoren 35 an die zugehörigen Maschinenenden zurückzukehren.
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Der Statorkern 6 und gewöhnlich auch der Rotorkern 40 sind üblicherweise
mit axial verlaufenden Entlüftungskanälen für die direkte Kühlung des Stator-oder
Rotoreisens versehen. So sind in Fig. 1 axial laufende Statorkanäle 47 im äußeren
Teil des Statorlamellenpaketes gezeigt, d. h. radial außerhalb der Wicklungsnuten
8. Fig. 4A zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher axial verlaufende Statorkanäle
48 in einem der Statorzähne zu sehen sind, um zu zeigen, wie diese Statorzähne gekühlt
werden. Diese Eisen- oder Kernkühlungskanäle sind üblicher Anordnung.
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Statt die Isolation J zwischen den Wicklungsseiten 19, 19' und den
Nuten 8, 9 als geformten, fugenfreien Mantel auszubilden, kann sie gemäß Fig. 4A
aus steifen, vorgeformten, U-förmigen Isolierkanälen bestehen, welche über bzw.
unter den Wicklungspaaren 19 und 19' liegen und sowohl die Wicklungsseitenteile
9 in den Nuten 8 wie auch die Krümmer 11 an den Enden des Statorkernes wie auch
die gestreckten Wicklungsteile 12 mit Ausnahme der Krümmer 14 umfassen.
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Um geeignete Isolierkriechstrecken zu erhalten, sind die Seitenwandungen
der U-förmigen Kühlkanäle 21 und 21' und die Seiten der im Abstand angeordneten
Leiterpaare 19 und 19' bündig und durch flache, überlappende Isolierelemente 23
bedeckt, welche sich längs der Seiten der Wicklungsanordnung und der Kühlkanäle
21 und 21' erstrecken. Diejenigen Teile der Kanäle 21 und 21' aus Isolierstoff und
der Isolierelemente 23, welche in den Nuten 8 liegen, dienen als Nutenisolation.
Der Nutenquerschnitt ist somit groß genug, um ausreichenden Raum für die Unterbringung
der Leiterelemente, der Nutenisolation und der Kühlkanäle 21 und 21' zu bieten.
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Eine Isolation der Art, wie in Fig. 4A gezeigt, die also aus getrennten.
Kanälen und Platten mit dazwischenliegenden Stoßfugen besteht, ist empfindlich gegen
elektrische Entladungen über diese Fugen, wenn, wie dies bei Statorwicklungen von
Generatoren der hier beschriebenen Art der Fall ist, die Wicklungsleiter bei einigen
tausend Volt, beispielsweise 5000 Volt, arbeiten. Dies verursacht Schwierigkeiten
in der Isolierung; elektrische Entladungen durch die Stoßfugen der Isolation verursachen
Zerstörung oder Verschlechterung der letzteren, besonders wenn gemäß der früher
üblichen Praxis Luft als Kühlmittel Verwendung findet. Ähnliche Schwierigkeiten
aus elektrischer Entladung treten im Falle der Verwendung einer Fugen aufweisenden
Isolation ein, wenn als Kühlmedium Wasserstoff bei atmosphärischem Druck oder einem
nur wenig höheren Druck Verwendung findet. Indessen wird die Spannung, bei welcher
durch elektrischen Entladungen Schwierigkeiten entstehen, wesentlich hinaufgesetzt
bei Drücken des Wasserstoffgases in der Größenordnung von 3,5 kg/cm2. Die Verwendung
von Wasserstoffgas bei oder über diesen 60 Drücken vermeidet die bisher bei nicht
fugenlosen Isolationen auftretenden Schwierigkeiten.
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Die in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Konstruktionen können zur Anwendung
kommen, gleichgültig welche der Isolationen der Fig.4 und 4A Verwendung findet.
65 Der Isolationsträger 16 besitzt einen gebördelten Rand 16A, der den Abstand gegen
den Umfang des Rotors verringert, oder andere, dem gleichen Zweck, nämlich der Verengung
des Durchgangsquerschnitts für Gas durch den Luftspalt zwischen dem Rotor 2 und
dem 70 Stator, dienende Mittel. Dies trägt wesentlich zur Kühlung der Leiterelemente
des Rotors bei; dadurch daß ein ausreichender Teil des Kühlgases von dem Ventilator
35 in die Kühlkanäle der Rotorwicklungen strömt.
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Fig. 7 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines mehrstufigen Ventilators
35. Die Schaufeln 71 und 72 sind nahe dem Umfang des Rotors angeordnet, während
die Schaufeln 73 und 74 am Stator befestigt sind. Hierdurch ergibt sich ein zweistufiger
Ventilator, der ein maximales Druckgefälle
erzeugt, welches das Zweifache desjenigen für einen einstufigen Ventilator gleichen
Außendurchmessers und gleicher Drehgeschwindigkeit ausmacht.
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Vorstehend wurde Wasserstoffgas als das für die Verwirklichung des
Erfindungsgedankens typische Kühlmittel herausgestellt. Dieses Gas hat gegenüber
anderen Gasen, wie Helium oder Schwefel-Hexa-Fluorverbindungen mancherlei Vorteile;
die Erfindung schließt jedoch die Verwendung anderer Gase als Kühlmittel nicht aus.