DE1913220A1

DE1913220A1 - Electrical machine with directly cooled stator winding stages, especially turbo generator

Info

Publication number: DE1913220A1
Application number: DE19691913220
Authority: DE
Inventors: Duffert Dipl-Ing Heinrich
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1969-03-15
Filing date: 1969-03-15
Publication date: 1970-12-10

Description

Elektrische Maschine mit direkt gekühlten Ständerwleklungsstäben ineb. Turbogenerator Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, insb.Electric machine with directly cooled stator winding rods ineb. Turbo generator The invention relates to an electrical machine, esp.

Turbogenerator, mit direkt gekühlten Ständerwicklungsstäben, vorzugsweise für Flüssigkeitskühlung, bei denen die Teilleiter mindestens in 4 Leiterebenen angeordnet und im Nutteil nach dem Roebelprinzip verdrillt sind, wobei dieser Mehrfachgitterstab aus zwei gleichartigen in sich verdrillten Teilstäben aufgebaut ist und innerhalb der äußeren Stabisolierhülse Ktthlrohre eingelegt sind, welche im wärmeleitenden Kontakt mit den massiven Teilleitern stehen und ggf. selbst Teilleiter sind.Turbo generator, with directly cooled stator winding bars, preferably for liquid cooling, in which the sub-conductors are arranged in at least 4 conductor levels and are twisted in the groove part according to the Roebel principle, this multiple grid rod is made up of two identical, twisted sub-rods and within the outer rod insulating sleeve Ktthlrohre are inserted, which in the thermally conductive Are in contact with the solid sub-conductors and are, if necessary, sub-conductors themselves.

Eine derartige elektrische Maschine sind bekannt (USA-Patentschrift Nr. 2 695 368, deutsche Patentschrift Nr. 1 048 335).Such an electrical machine are known (USA patent No. 2,695,368, German patent specification No. 1,048,335).

Derartige Maschinen haben den Vorteil, daß sie ineb. dann, wenn die Ständerwicklung durch eine Flüssigkeit - vorzugsweise Wasser - direkt innen gekühlt wird, bei großen Leistungen eine gute Maschinenausnutzung gestatten. Der geschilderte Aufbau ist deshalb für Turbogeneratoren im besonderen Maße geeignet. Bei elektrischen Maschinen, wie insb. Turbogeneratoren der genannten Art, besteht hierbei jedoch das besondere Problem der raumeparenden, mit möglichst wenig Verlusten behaiteten und absolut zuverlässigen Kühlmittel-Zu-, Ab- und Umleitung an den Ständerwicklungsköpfen und der elektrischen Schaltverbindung zwischen den im Zuge der Wicklung aufeinanderfolgenden Stäben. Hierzu ist die Verwendung von Kühlmittelanschlußkammern bekannt, welche zugleich die elektrische Schalverbindungs zwischen den Stäben herstellen, Die aufgezeigten Probleme treten besonders dann auf, wenn man im Hinblick auf größere Maschinenleistungen vom einfachen Gitter stab auf größere Stabquerschnitte Ubergehen will. Durch die Erfindung soll nun etne elektrische Maschine der eingangs genannten Art geschaffen werden, welche den aufgezeigten Problemen in besonders vorteilhafter Weiie Rechnung trägt, Gegenstand der Erfindung ist nunmehr eine elektrische Maschine, ineb. Turbogenerator, mit direkt gekühlten Ständerwicklungsstäben, vorzugsweise für Flüssigkeitskühlung der eingangs genannten Art, mit KUhlmittelanschlußkammern an den Stabenden zur Zu-, Ab-oder Umleitung des Kühlmittels und zur elektrischen Schaltverbindung zwischen den Stäben. Die Erfindung besteht darin, daß die Stäbe im Wickelkopfbereich an ihrem einen Ende jeweils in die zwei Teilstäbe (Einfach-Gitterstäbe) aufgeteilt sind, welche mit je einer Kühlmittel-Anschlußteilkammer versehen sind, dagegen an ihrem anderen Ende als Doppelgitter-Oberstab oder -Unterstab ohne Unterteilung mit den Kühlmittelanschlußkammern versehen sind, und daß die Teilstäbe eines Stabes (Ober- oder Unterstabes) mit den zugehörigen Teil stäben des im Zuge der Wicklung folgenden bzw. vorausgehenden Stabes (Unter- oder Qberstabe) unter gegenseitiger galvanischer Trennung der Teilstäbe im Verlaufe der betreffenden Stabwindung Ueber die Teilkammern eleXtriach zusammengeschaltet sind.Such machines have the advantage that they ineb. then when the Stator winding is cooled directly inside by a liquid - preferably water will allow good machine utilization with high performance. The one described The structure is therefore particularly suitable for turbo generators. With electrical Machines, such as in particular turbo generators of the type mentioned, exist here, however the particular problem of space-separating, with as few losses as possible and absolutely reliable coolant supply, discharge and diversion at the stator winding heads and the electrical switching connection between the successive ones in the course of the winding Rods. For this purpose, the use of coolant connection chambers is known, which at the same time establish the electrical connection between the rods that indicated Problems arise especially when looking at larger machine capacities wants to move from the simple lattice bar to larger bar cross-sections. Through the Invention is now to create an electrical machine of the type mentioned which take into account the problems identified in a particularly advantageous manner wearing, The subject of the invention is now an electrical machine, ineb. Turbo generator, with directly cooled stator winding bars, preferably for liquid cooling of the type mentioned at the beginning, with coolant connection chambers at the rod ends for supplying, draining or bypassing the coolant and for electrical purposes Switching connection between the rods. The invention consists in that the rods in the winding head area at one end into the two partial bars (single bars) are divided, which are each provided with a coolant connection part chamber, on the other hand, at its other end as a double lattice upper bar or lower bar without subdivision are provided with the coolant connection chambers, and that the partial rods of a rod (Upper or lower bar) with the associated part of the bars in the course of the winding following or preceding rod (lower or upper rod) under mutual galvanic separation of the partial rods in the course of the relevant rod winding over the sub-chambers are interconnected eleXtriach.

Wie Versuche gezeigt haben, wäre ee fertigungstechnisch an sich gUnstig, möglichst an jedem Stabende beide Gitterstäbe gemeinsam in eine Kühlmittelanschlußkammer, insb. Wasserkammer, einzulöten Hierbei wUrden jedoch durch die Radialkomponente des St§nderwickelkopf-Streufeldes in beiden Teil stäben Schlingetröme entstehen die etwa 40 * der Nennstromdichte betragen könnten, also ca. 16 % der Ständerkupferverluste oder - bei Phasengleichheit mit dem Ständerwichlungsstrom - eine um etwa 100 % größere Erwärmung in einem Teilstab verursachen könnten. Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten auf einfache Weise behoben, indem die hohe zusätzliche Erwärmung auf nur einen kleinen Bruch teil reduziert wird. Die natürliche Wlckelkopfverbindung bildet hierbei eine Kreuzungsstelle zwischen Ober- und Unterstab, wodurch gleichphasige und gleich große Streufelder im Oberstab durch solche im Unteratab kompensiert werden. Es werden hierbei sowohl die Verluste dadurch die Wechselfeldkomponente als auch diejenigen durch die Drehfeldkomponente erheblich reduziert.As tests have shown, an ee would be favorable in terms of production technology, If possible, both bars at each bar end together in a coolant connection chamber, especially water chamber, to be soldered in. However, the radial component of the stator winding head stray field in both parts of the rods, loop flows arise which could be around 40 * of the nominal current density, i.e. around 16% of the stator copper losses or - in the case of phase equality with the stator winding current - an approx. 100% larger one Could cause heating in a partial rod. With the invention, these Difficulties solved in a simple manner by the high additional warming is reduced to only a small fraction. The natural wiggle-head connection forms a crossing point between the upper and lower bar, which means that they are in phase and stray fields of the same size in the upper bar are compensated for by those in the lower bar. In this case, both the losses thereby become the alternating field component as well those due to the rotating field component are significantly reduced.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind der Doppelgitterstab bzw. jeweils die Teilstäbe nur aus Hohlteilleitern aufgebaut. Diese Ausführungsform ist bei kleinen Kühlrohrhöhen zweckmäßig. Bei größeren Kühlrohrhöhen empfiehlt die Erfindung demgegenüber, daß jeder Teilstab eines Doppelgitterstabes drei Ebenen aufweist, von denen jeweils in den beiden äußeren Ebenen Massivteilleiter zur Stromleitung angeordnet sind und in der mittleren Ebene KUhlrohre aus Widerstandsmaterial, welche gegenüber den Massivteilleiterebenen elektrisch isoliert sind, wobei innerhalb jedes Teilstabes die Massivteilleiter um die mittlere Ebene der Kühlrohre herumlatfend verdrillt sind. Ftir Sechsebenenstäbe stellt dies eine verlustmäßig und fertigungstechnisch gesehen sehr günstige Ausführungsform dar. Es ist jedoch gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung auch möglich, die Kühlrohre an der Stromleitung zu beteiligen und mit den Massivteilleitern zu verflechten, und zwar derart,. daß innerhalb der Leiterebenen der Teilstäbe zwischen jeweils einer bestimmten Anzahl von massiven flachen Teilleitern (Massivteilleitern) in Richtung der Nuthöhe gesehen an der Stromleitung beteiligte Kahlrohre von rechteckigem Außenquerschnitt (Hohlteilleiter) eingelegt sind, welche im Nutteil mit den Massivteilleitern nach dem Roebelprinzip verdrillt sind.According to one embodiment of the invention, the double lattice bars respectively. each of the partial rods is made up of hollow partial conductors. This embodiment is useful for small cooling tube heights. The invention recommends for greater cooling tube heights on the other hand, that each sub-bar of a double lattice bar has three levels, of which in each of the two outer levels solid partial conductors to the power line are arranged and in the middle level cooling tubes made of resistance material, which are electrically isolated from the solid sub-conductor levels, with each Partial rod the solid part ladder around the middle level of the cooling pipes are twisted. For six-level bars, this represents a loss in terms of loss and production technology seen represents a very favorable embodiment. However, it is according to a further feature the invention also possible to take part in the power line and the cooling tubes to intertwine with the solid partial conductors, in such a way. that within the ladder levels of the partial rods between a certain number of solid flat partial conductors (Solid partial conductors) involved in the power line viewed in the direction of the groove height Bald pipes with a rectangular outer cross-section (hollow conductor) are inserted, which are twisted in the groove part with the solid part conductors according to the Roebel principle.

Fertigungstechnisch und räumlich gesehen ist es besonders günstig, wenn auf der Teilkammerseite die Teilstäbe jeweils der Ober- und Unterstäbe eng benachbart zueinander, jedoch elektrisch gegeneinander isoliert derart aufgegabelt verlaufen, daß die elek trisch zusammenzuschaltenden Teilkammern radial gesehen etwa in Flucht zueinander liegen. Auch auf der Seite der ungeteilten Kammern wird man - wie an sich bekannt - die Kammern der elektrisch zusammenzuschaltenden Ober- und Unterstäbe radial gesehen etwa in Flucht zueinander anordnen.In terms of production technology and space, it is particularly favorable if on the partial chamber side the partial rods of the upper and lower rods are tight bifurcated adjacent to one another, but electrically isolated from one another run that the elec trically interconnected sub-chambers seen radially roughly in alignment with each other. Also on the side of the undivided chambers one - as is known per se - the chambers of the electrically interconnected upper and, viewed radially, arrange the lower bars approximately in alignment with one another.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird in abgewandelter Ausfiihrungsform fUr Sechsebenenstäbe die Anordnung so getroffen, daß die Stäbe im Wickelkopfbereich an ihrem die Teilkammern aufweieenden Ende in zwei - statt der Zweiebenen-Teilstäbe - Jeweils einen Dreiebenenstab bildende Teilstäbe aufgeteilt sind.According to a further development of the invention, in a modified embodiment For six-level bars the arrangement is made so that the bars are in the winding head area at their end showing the sub-chambers in two - instead of the two-level sub-rods - In each case a three-level rod forming partial rods are divided.

Dieser Ausfilhrungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich sinngemäß die gleichen vorteilhaften Wirkungen auch für Doppelgitterstäbe ergeben, welche aus 2 Dreiebenen-Teilstäben zusammengesetzt sind.This embodiment is based on the knowledge that accordingly the same advantageous effects also result for double bars, which are composed of 2 three-level partial rods.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie ihre Wirkungsweise werden im folgenden anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert, in welcher zeigen: Fig. 1 in vereinfachter und schematischer Darstellung eine aus 2 Doppelgitterstäben bestehende Stabwindung in Draufsicht, wobei die Radialkomponente des Wickelkopfstreufeldes angedeutet ist, Fig. 2 eine konstruktiv durchgebildete Ausführungsform der Teilkammerseite der Stabwindung in Draufsicht und im Ausschnitt, Fig. 3 im Aufriß zum Teil im Schnitt die Teilkammerseite eines Ober- und eines Unterstabes mit aufgesetzten Wasserkammern, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV aus Fig. 3, Fig. 5 in entsprechender Darstellungsweise zu Fig. 3 das mit ungeteilten Wasserkammern versehene Stabende mit Ober- und Unterstab, Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI aus Fig. 5, Fig. 7 das Stabende nach Fig. 3 oder Fig. 5, vervollständigt durch Kühlmittelleitungen und Zu- und Abfuhrsammelkammern, Fig. 8 schematisch im Ausschnitt ein Schaltbild des KWhlmittelkreislaufs der Ständerwicklung, Fig. 9 den Querschnitt, vereinfacht, durch einen Sechsebenenstab, dessen aus Widerstandsmaterial bestehende Kühlrohre an der Stromleitung nicht beteiligt sind und in Form gesonderter Leiterebenen angeordnet sind.Further features and advantages of the invention and its mode of operation are explained below with reference to the drawing representing an embodiment, in which show: FIG. 1 in a simplified and schematic representation a from 2 double lattice bars existing bar winding in plan view, with the radial component of the winding head stray field is indicated, FIG. 2 shows a structurally formed one Embodiment of the partial chamber side of the rod winding in plan view and in the cutout, Fig. 3 in elevation, partly in section, the partial chamber side of an upper and a lower bar with attached water chambers, FIG. 4 shows a section along the line IV-IV from FIG. 3, FIG. 5 in a representation corresponding to FIG. 3 with undivided water chambers provided rod end with upper and lower rod, Fig. 6 is a section along the line VI-VI from FIG. 5, FIG. 7, the rod end according to FIG. 3 or FIG. 5, completed by Coolant lines and supply and discharge collecting chambers, FIG. 8 schematically in a cutout a circuit diagram of the coolant circuit of the stator winding, FIG. 9 the cross section, simplified, by a six-level rod, its consisting of resistance material Cooling pipes are not involved in the power line and are in the form of separate conductor levels are arranged.

In Fig. 1 ist eine Stabwindung w der wassergekühlten Ständerwicklung eines Turbogenerators dargestellt mit den beiden Vierebenen-Stäben d und d'. Die Stäbe sind so aufgebaut, daß (wie aus Fig. 4, 6 näher ersichtlich) innerhalb jeder allgemein mit e bezeichneten Leiterebene zwischen jeweils einer bestimmten Anzahl von massiven flachen Teilleitern, d. h. Massivteilleitern m in Richtung der Nuthöhe hN gesehen an der Stromleitung beteiligte Kühlrohre von reehteckigem Außenquersehnltt, d. h. Hohlteilleiter h eingelegt sind, welche im Nutbereich N (vgl. Fig. i) mit den Massivteilleitern m nach dem Roebelprinzip verdrillt sind. An den Stabenden (vgl. Fig. 3, 5, 7 und 8) sind nun allgemein mit k bezeichnete Kühlmittelanschlußkammern zur Zu-, Ab- oder Umleitung des Kühlmittels und zur elektrischen Schaltverbindung zwischen den Stäben d, d' angeordnet.In Fig. 1 is a rod turn w of the water-cooled stator winding of a turbo generator shown with the two four-level bars d and d '. the Bars are constructed so that (as can be seen in more detail from Fig. 4, 6) within each Conductor level, generally designated by e, between a certain number in each case of massive flat partial conductors, d. H. Solid partial ladders m in the direction of the groove height hN seen on the power line involved cooling pipes of rectangular outer transverse length, d. H. Hollow partial conductors h are inserted, which in the groove area N (see. Fig. I) with the solid partial conductors m are twisted according to the Roebel principle. At the ends of the staff (see. Fig. 3, 5, 7 and 8) are now generally designated with k coolant connection chambers for the supply, discharge or diversion of the coolant and for the electrical switching connection arranged between the bars d, d '.

Die Stäbe d, d' (vgl. Fig. 1) sind als Doppelgitterstäbe ausgeführt aus jeweils zwei gleichartigen in der nicht dargestellten Ständernut nebeneinander liegenden Teilstäben 1, 2 (rechte Hälfte der Fig. 1) bzw. 1', 2' (linke Hälfte der Fig. 1). Diese eilstäbe 1, 2, 1', 2' sind als Zweiebenenstäbe ausgeführt und im Nutbereich zur Vermeidung der Verluste durch das Nutenquexfeld, wie an- sich bekannt, verdrillt. Weiterhin sind erfindungsgemäß die Stäbe d, d' im Wickelkop£bereich W, und zwar an ihrem einen Ende E1 jeweils in die zwei Teilstäbe bzw. Einfachgitterstäbe 1, 2; 1', 2' aufgeteilt, welche mit je einer KUhlmlttel-Anachlußteilkammer k1, kil versehen sind. Am anderen Stabende E2 dagegen sind die Stäbe d, d als Doppelgitter-Oberstab und -Unterstab, - wobei einer der Stäbe, z. B. d der Oberstab und der andere z. B. d' der Unterstab ist, - ohne Unterteilung mit den Kühlmittelanschlußkammern k2 und k2' versehen. Wie ersichtlich, sind die Teilstäbe 1, 2 mit den zugehörigen Teilstäben 1', 2' des im Zuge der Wicklung folgenden bzw. vorausliegenden Stabes d' unter gegenseitiger galvanischer Trennung der Teilstäbe 1, 1' von 2, r im Verlaufe der betreffenden Stabwindung w über die Teilkammern k1, k1' elektrisch zusammengeschaltet. Durch die Pfeilschwänze 3 ist der Verlauf der Radialkomponente des Wickelkopfstreufeldes angedeutet, das teils ein Drehfeld, teile ein Wechselfeld ist. Da die Teilstäbe 1, 1' von den Teilstäben 2, 2' längs einer Windung galvanisch getrennt bleiben und mittels der Kammern k, n eine elektrische Kreuzungsatelle zwischen Ober- und Unterhalb d, d' gebildet wird, werden gleichphasige und gleich große Streufelder im Oberstab d durch solche im Unterstab d' kompensiert. In Fig.The bars d, d '(see. Fig. 1) are designed as double lattice bars from two similar in the stator slot, not shown, side by side lying partial rods 1, 2 (right half of Fig. 1) or 1 ', 2' (left half of the Fig. 1). These fast bars 1, 2, 1 ', 2' are designed as two-level bars and in the Groove area to avoid the losses caused by the groove equation field, as is known per se, twisted. Furthermore, according to the invention, the bars d, d 'in the end winding area W, namely at one end E1 in each of the two partial bars or single lattice bars 1, 2; 1 ', 2' divided, each with a KUhlmlttel-Anachlußteilkammer k1, kil are provided. On the other hand, at the other end of the rod E2, rods d, d are a double-lattice top rod and lower rod, - wherein one of the rods, e.g. B. d the top staff and the other z. B. d 'is the lower bar - without subdivision with the coolant connection chambers k2 and k2 'provided. As can be seen, the partial rods 1, 2 with the associated partial rods 1 ', 2' of the rod d 'following or lying ahead in the course of the winding under mutual galvanic separation of the rods 1, 1 'from 2, r in the course of the relevant Rod turn w electrically interconnected via the sub-chambers k1, k1 '. By the arrow tails 3 is the course of the radial component of the winding head stray field indicated that part is a rotating field, part is an alternating field. As the partial rods 1, 1 'remain galvanically separated from the partial rods 2, 2' along a turn and by means of the chambers k, n an electrical junction between above and below d, d 'is formed, in-phase and equally large stray fields in the upper bar d compensated by those in the sub-bar d '. In Fig.

1 sind der besseren Übersichtlichkeit wegen die Teilkammern k1, k1' in Querlage dargestellt; in Wirklichkeit ist die Lage und Ausbildung dieser Kammern so wie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt.1, for the sake of clarity, the sub-chambers k1, k1 ' shown in transverse position; in reality is the location and formation of these chambers as shown in Figs.

Man erkennt, daß die Teilstäbe 1, 2 bzw. 1', 2' jeweils der Oberstäbe d und Unterstäbe d' eng benachbart zueinander, jedoch elektrisch gegeneinander isoliert derart aufgegabelt verlaufen, daß die elektrisch zusammenzuschaltenden Teilkammern 11, 12 und 11', 12' radial gesehen etwa in Flucht zueinander liegen. Fig. 5 und 6 zeigen, daß auch auf der Seite der ungeteilten Kammern k2, k2' die genannten Kammern der elektrisch zusammenzuschaltenden Ober-und Unterstäbe d, d' radial gesehen etwa in Flucht zueinander verlaufen.It can be seen that the partial rods 1, 2 and 1 ', 2' each of the upper rods d and sub-bars d 'closely adjacent to one another, but electrically isolated from one another are forked in such a way that the sub-chambers to be electrically connected together 11, 12 and 11 ', 12', viewed radially, are approximately in alignment with one another. Fig. 5 and 6 show that also on the side of the undivided chambers k2, k2 'the mentioned chambers of the upper and lower bars d, d 'to be electrically interconnected, viewed radially approximately run in alignment with each other.

Durch die geschilderte Lage und Ausbildung der Kammern bww. Teilkammern und der Stabenden läßt sich die. elektrische Schaltverbindung sowie der Kühlmittelanschluß auf einfache und bequeme Weise realisieren. Zur elektrischen Schaltverbindung sind, wie es Fig. 3 bis 7 zeigen, die Kammern Uber miteinander fluchtende laschenartige Anformungen 4,5 elektrisch miteinander verbunden, Die Kammerkörper sind, wie an sich bekannt, als kastenförmige Körper ausgeführt, in welche die abisolierten Leiterreihen e dichtend eingelötet sind. Während die Teilkammern gemäß Fig. 2 bis 4 relativ schmal ausgefilhrt sind, sind die Kammerkörper zur die ungeteilten Vierebenenstäbe gemäß Pig. 5 und 6 breiter ausgeführt, Die laschenartigen Anformungen 4, 5, welche ebenso wia Kammerkörper aus elektrisch gut leitendem Material, wie insb.Due to the described location and training of the chambers bww. Sub-chambers and the end of the rod lets the. electrical connection and the coolant connection realize in a simple and convenient way. For the electrical switching connection, As shown in FIGS. 3 to 7, the chambers have tab-like elements in alignment with one another Moldings 4,5 electrically connected to one another, the chamber bodies are, as on known, executed as a box-shaped body in which the stripped rows of conductors e are soldered in to form a seal. While the sub-chambers according to FIGS. 2 to 4 are relatively narrow are executed, the chamber bodies for the undivided four-level bars according to Pig. 5 and 6 made wider, the tab-like projections 4, 5, which also like chamber body made of electrically good conductive material, like esp.

Kupfer, bestehen und an ihren Kontaktierungsflächen verzinnt oder versilbert sind, sind durch aus Fig. r ersichtliche Verbindungsstege 6 kontaktgebend und großflächig miteinander verbunden. Hierzu sind diese Stege 6 in Fig. 7, wie an den Stellen 7 in Fig. 4 angedeutet, durch kräftige Bolzen mit den Kontaktlaschen 4, 5 zu verschrauben und zu verlöten. Die Laschen 4, 5 sind hierzu mit entsprechenden Durchgangsbohrungen versehen.Copper, and tinned on their contact surfaces or Are silver-plated, are contact-making by connecting webs 6 shown in FIG and connected to one another over a large area. For this purpose, these webs 6 in FIG. 7, as indicated at the points 7 in Fig. 4, by strong bolts with the contact tabs 4, 5 to be screwed and soldered. The tabs 4, 5 are this provided with corresponding through-holes.

Zur Kühlmittelschaltung werden zweckmäßig die radial außen liegenden Kammern 12, 12' (vgl. Fig, 3, 4 sowie 7) als Verteilkammern mit jeweils 2 Anschlußstutzen 8, 9 versehen, wovon der Stutzen 9 zum Anschluß von direkt mit den Sammelkammern 10, 13 in Verbindung stehenden Zuleitungen 14 oder Ableitungen 15 dient und wovon der andere Stutzen 8 zum Anschluß von Verbindungsleitungen 16 dient, welche die Kühlmittelverbindung zu der zugehörigen, lediglich einen Anschlußstutzen 17 aufweisenden Teilkammer 11 bzw.The radially outer ones are expediently used for switching the coolant Chambers 12, 12 '(see. Fig. 3, 4 and 7) as distribution chambers, each with 2 connecting pieces 8, 9 provided, of which the nozzle 9 for connection directly to the collecting chambers 10, 13 connected supply lines 14 or discharge lines 15 is used and of what the other nozzle 8 is used to connect connecting lines 16, which the Coolant connection to the associated, only one connection piece 17 having Partial chamber 11 or

11' des anderen Stabes (Oberstabes d) herstellen. Die Wasserzu-und -abfuhr ist im dargestellten Ausfhrungsbeispiel auf der Turbinenseite TS angeordnet, während auf der Erregerseite ES (vgl.11 'of the other bar (top bar d). The water supply and -Discharge is arranged in the illustrated embodiment on the turbine side TS, while on the pathogen side ES (cf.

Fig. 5 und 8) lediglich eine Umlenkung des Wassers von dem jeweiligen Stab d, d' zu den im Verlaufe der Wicklung folgenden bzw.Fig. 5 and 8) only a diversion of the water from the respective Rod d, d 'to the following or

vorausgehenden Stäben erfolgt, wozu in diesem Falle die Kammern k2, k2' lediglich je einen Wasseranschlußstutzen 18, 19 aufweisen.preceding bars, including in this case the chambers k2, k2 'each have only one water connection piece 18, 19.

Die Anschlußschläuche sind in den Fig. 3 und 5 der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Das Wasser nimmt seinen Weg von der ringförmigen Eintrittssammelkammer 13 (Fig. 7) über das isolierende Schlauchstück 14 in die untere Wasserkammer 12 bzv. 12' (Pfeile 20) und tritt von hier in den Unterstab d' sowie über die Verbindungsleitung 16 in die obere Wasserkammer 11, 11' und von hier in den Oberstab d. Die Strömungsrichtung des Wassers kann gemäß Pfeilen 20' auch umgedreht aein, wenn es sich bei den Kammern 11, 11' und 12, 12' um Austrittakammern handelt, und dementsprechend gelangt das Wasser über die Leitung 15 in die ringförmige Abfuhrsammelkammer 10. Von der letztgenannten Sammelkammer 10 wird das Wasser durch nicht dargestellte Pumpen durch ebenfalls nicht dargestellte Aufbereitungsanlagen transportiert und nach Durchströmen letzterer wieder der Eintrittssammelkammer 13 zugeführt, womit der Kreis geschlossen ist. Prinzipiell zeigt für einen Wicklungsausschnitt den vorstehend geschilderten Strömungsverlauf des Wassers zwischen Eintritts- und Austrittssammelkammer 13, 10 die Fig. 8, in welcher die Wasserkammern allgemein mit k bezeichnet sind und die Strömungerichtung des Wassers durch die Pfeile 20 angedeutet ist. Die Stäbe, seien es nun Ober- oder Unterstäbe, sind hier allgemein mit s bezeichnet.The connection hoses are shown in FIGS. 3 and 5 for better clarity because of not shown. The water makes its way from the annular inlet plenum 13 (FIG. 7) via the insulating hose section 14 into the lower water chamber 12 bzv. 12 '(arrows 20) and from here enters the lower bar d' and via the connecting line 16 into the upper water chamber 11, 11 'and from here into the upper rod d. The direction of flow of the water can also be turned upside down according to arrows 20 'if it is at the chambers 11, 11 'and 12, 12' are exit chambers, and accordingly this arrives Water via line 15 into the annular discharge collection chamber 10. From the latter Collection chamber 10 is the water by pumps, not shown Not shown processing plants transported and after flowing through the latter fed back to the inlet collecting chamber 13, whereby the circuit is closed. In principle, it shows the flow profile described above for a winding section of the water between the inlet and outlet plenum chamber 13, 10 of FIG. 8, in which the water chambers are generally designated with k and the direction of flow of the water is indicated by the arrows 20. The bars, be it upper or lower Lower bars, are generally denoted by s here.

Fig. 4 zeigt, daß die Teilstäbe 1, 2; 1', 2' jeweils zwei Leiterebenen e1, e2 2 aufweisen; jeder der Teilleiter h und m hat, wie üblich, eine Teilleiterisolation aus Glasseidenband oder dgl., wobei die einzelnen Teilleiter h, m und die Leiterebenen e1, e2 untereinander durch einen geeigneten isolierenden Kunstharz miteinander verklebt sind; um das Ganze ist vorzugsweise eine kontinuierliche äußere Stabisolation aus Glimmerpapierband aufgebracht, welche gleichfalls mit Kunstharz, insb. einem Epoxydharz, imprägniert und in der Wärme ausgehärtet ist unter Erzielung einer homogen aufgebauten Isolationshülse. An den Stabenden, sind wie erwähnt, die Leiterebenen e1, e2 abisoliert und in die Kammern k1 bzw. k1' dichtend eingelötet bzw. verschweißt. Entsprechendes gilt für die elektrische und kühlmittelmäßige Verbindung der Stäbe d, d mit den Kammern k2, k2, (Fig. 5, 6). Hier sind die einzelnen Leiterebenen mit e1 bis e4 bezeichnet. Gemäß Fig 5 und 6 umgreift der Kammerkörper k2 bzw. k2' den gesamten Stabquerschnitt; es könnten in Abänderung dazu im Wickelkopfbereich die Hohlteilleiter h in die mittleren beiden Ebenen e2, e3 eingeordnet werden und die Massivteilleiter m in die beiden äußeren Ebenen e1, e4, so daß die Hohlteilleiter h als zwei Teilleiterreihen durch die Stirnplatte 22 der Kammern dichtend hindurchgeftihrt werden könnten, dagegen die Massivteilleiterreihen stumpf an die Außenseite der Stirnplatten 22 angelötet werden könnten. Im AusSUhrungsbeispiel nach Fig. 9 ist ein Sechsebenenstab mit den Ebenen I-VI dargestellt, dessen Teilstäbe 1 bzw. 2 jeweils zwei Massivteilleiterebenen I, III bzw. IV, VI aufweisen, die jeweils um die mittlere Teilstabebene II bzw. V herumlaufend nach dem Roebelprinzip verdrillt sind. Die Stromleitung Ubernehuen die verdrillten Massivteilleiter m, während die Kühlrohre h1 und h2 der Stabebenen II bzw. V an der Stromleitung nicht beteiligt sind, aus Widerstandsmaterial bestehen und gegenUber den Maesivteilleitern m bzw. den Massivteilleiterebenen I, III sowie IV, VI elektrisch isoliert angeordnet sind. Jeder Teilstab 1 bzw. 2 stellt somit einen Dreiebenenstab dar, wobei für den Anschluß der Teilkammern k1, kll sowie Kammern k2, k2' das hinsichtlich der Vierebenenstäbe Ausgeführte sinngemäß gilt. Allerdings ergibt sich hierbei der besondere Vorteil, daß die nur aus gühlrohren h1 bzw. h2 bestehenden Leiterebenen II bzw. V der Teilstäbe 1, 2 bzw. Stäbe d, d' ohne besondere Umordnung im Wickelkopfbereich W durch die stirnseitigen Anschlußwände 22 der Kühlmittelanschlußkammern bzw. Teilkammern dichtend hindurchgeführt werden können, bei entsprechender Verlötung, während die nur aus Massivteilleitern m bestehenden Leiterebenen I, III, IV, VI jeweils benachbart zu den Kühlrohren h1, h2 stumpf an die Außenseite der Stirnwände 22 der Kammern angelötet oder angeschweißt werden können (nicht dargestellt). Die Richtung des Verdrillungs-Umlaufs der Teilstäbe 1,2 ist durch die Pfeile 23 in Fig. 9 angedeutet. - Die Erfindung iet sinngemäß auch bei anderen Sechsebenenetäben anwendbar, in deren Leiterebenen an der Stromleitung beteiligte und miteinander verdrillte Hohl- und Massivteilleiter oder Hohlteilleiter allein angeordnet sind, wobei hierbei die Stäbe im Wickelkopfbereich an ihren die Teilkammern aufweisenden Enden jeweils in zwei - statt der Zweiebenenteilstäbe - jeweils einen Dreiebenenstab bildende Teilstäbe aufgeteilt sind (gleichfalls nicht dargestellt).Fig. 4 shows that the partial rods 1, 2; 1 ', 2' two conductor levels each e1, e2 have 2; each of the sub-conductors h and m has, as usual, a sub-conductor insulation Made of fiberglass tape or the like, with the individual sub-conductors h, m and the conductor levels e1, e2 glued together with a suitable insulating synthetic resin are; a continuous outer rod insulation is preferably made around the whole Mica paper tape applied, which is also coated with synthetic resin, especially an epoxy resin, is impregnated and cured in the heat to achieve a homogeneous structure Insulation sleeve. As mentioned, the conductor levels e1, e2 are stripped at the rod ends and soldered or welded in a sealing manner in the chambers k1 and k1 '. Corresponding applies to the electrical and coolant connection of the rods d, d with the Chambers k2, k2, (Fig. 5, 6). Here are the individual ladder levels with e1 to e4 designated. According to FIGS. 5 and 6, the chamber body k2 or k2 'encompasses the whole Rod cross-section; as a modification to this, the hollow partial conductors could be used in the winding head area h can be classified in the middle two levels e2, e3 and the solid partial ladder m in the two outer planes e1, e4, so that the hollow conductor h as two rows of partial conductors could be guided through the end plate 22 of the chambers in a sealing manner, however the solid partial conductor rows are butt soldered to the outside of the end plates 22 could become. In the AusSUhrungsbeispiel according to Fig. 9 is a six-level rod with the Levels I-VI shown, the rods 1 and 2 of which each have two solid partial conductor levels I, III or IV, VI, each around the middle sub-rod level II or V are twisted around according to the Roebel principle. Take care of the power line the twisted solid partial conductor m, while the cooling tubes h1 and h2 of the rod levels II or V are not involved in the power line, consist of resistance material and opposite the main sub-ladder m or the solid sub-ladder levels I, III and IV, VI are arranged electrically insulated. Each partial rod 1 or 2 thus represents represents a three-level rod, whereby for the connection of the sub-chambers k1, kll and chambers What do you mean? of the four-level bars is applicable. However, this has the particular advantage that the only cooling tubes h1 and h2 existing conductor levels II and V of the partial rods 1, 2 or rods d, d ' without any special rearrangement in the winding head area W through the end-face connection walls 22 of the coolant connection chambers or sub-chambers are passed through in a sealing manner can, with appropriate soldering, while the existing only from solid partial conductors m Conductor levels I, III, IV, VI each butt adjacent to the cooling tubes h1, h2 the outside of the end walls 22 of the chambers are soldered or welded can (not shown). The direction of the twist rotation of the sub-rods 1, 2 is indicated by the arrows 23 in FIG. - The invention is analogous Can also be used with other six-level bars, in their conductor levels on the power line involved and twisted together hollow and solid partial conductors or hollow partial conductors are arranged alone, with the bars in the end winding area at their the Partial chambers having ends in two - instead of the two-level partial rods - sub-rods each forming a three-level rod are divided (likewise not shown).

9 Figuren 10 Patentansprtlche 9 Figures 10 patent claims

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Electrical machine, ineb. Turbo generator, with directly cooled stator winding bars, preferably for liquid cooling, in which the sub-conductors are arranged in at least 4 conductor levels and in the groove part are twisted according to the Roebel principle, this multiple grating rod from two similar in itself twisted sub-rods built up and eats within the outer Bar insulation sleeves are inserted which are in thermally conductive contact with the Solid sub-conductors are and possibly are themselves sub-conductors, with coolant connection chambers at the rod ends for supplying, draining or diverting the coolant and for electrical purposes Switching connection between the bars, characterized in that the bars in the winding head area at one end each divided into two partial bars (single bars) are, which are each with a coolant connection chamber, on the other hand at their the other end as a double-lattice upper bar or lower bar without sub-line with the Coolant connection chambers are provided, and that the partial rods of a rod (upper or lower bar) with the associated sub-bars of the following in the course of the winding or preceding rod (lower or upper rod) under mutual electroplating Separation of the partial rods ii Course of the relevant rod winding over the partial chambers are electrically interconnected.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the double lattice bar or each part of the rods are made up only of hollow conductors.

3. Machine according to claim 1, characterized in that each partial rod a double lattice bar has 3 levels, each of which ia the two outer Levels of solid sub-conductors for power lines are arranged and in the middle level IUhlrohre made of resistance material, which opposite the solid partial conductor levels electrically are isolated, with the solid sub-ladder around the middle one within each sub-rod Are twisted around the level of the cooling tubes.

4. Machine according to As claim 1, characterized in that within the conductor levels of the partial rods between each a certain number of massive flat partial conductors (solid partial conductors) seen in the direction of the groove height on the power line Participating cooling pipes with a rectangular outer cross-section (hollow part liners) are inserted which are twisted in the groove part with the solid part conductors according to the Roebelprinslp are.

5. Machine according to one of claims 1 to 4, characterized net that on the partial chamber side the partial rods of the upper and lower rods closely adjacent to one another, but electrically isolated from one another, forked in this way run that the electrically connected sub-chambers seen radially approximately lying in alignment with each other.

6. Machine according to claim 5, characterized in that also on on the side of the undivided chambers, the chambers of the electrically interconnected chambers Upper and lower bars run roughly in alignment with one another, seen in a raidal manner.

7. Machine according to one of Claims 1 to 6, characterized thereby net that the electrical stop connection between the relevant sub-chambers or chambers via tab-like projections in alignment with one another on the box-shaped Chamber bodies takes place, which by connecting webs over a large area and making contact are bridged.

8. Machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that that for the coolant switching the radially outer chambers as distribution chambers are each provided with two connecting pieces, one of which is for direct connection with the collecting chambers in connection with inlets or outlets is used and from what the other is used to connect connecting lines that make the coolant connection to the associated, only one connection piece having sub-chamber or Create the chamber of the other rod.

9. Machine according to one of claims 2 to 4 for six-plane bars, characterized in that the rods in the end winding area at their sub-chambers having ends in two - instead of the two-level partial rods - each a three-level rod forming partial rods are divided.

10. Machine according to claims 3 and 9, characterized in that that the conductor planes consisting only of Illhlrohren the part rods or rods through sealing the connecting walls of the coolant connection chambers or sub-chambers on the stirus side are guided through it, while the conductor levels consist only of solid partial conductors each adjacent to the cooling tubes butt on the end wall outside of the chambers are soldered or welded on.