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Cette invention se rapporte aux machines dynamo-électriques, et particulièrement aux turbo-alternateurs.
Il estbien connu qu'un des principaux facteurs limitant le. débit. d'une machine dynamo-électrique de forte puissance, tel un turbo-générateur, est l'élévation de la température provoquée par les pertes ohmiques, résultant de l'écoulement du courant dans les conducteurs constituant les enroulements de' la machine.
Un procédé pour enlever une' partie de cette chaleur consiste à. amener un fluide réfrigérant en contact direct avec les conducteurs, et ceci peut être réalise par l'utilisation de conducteurs creux, à travers lesquels la fluide réfrigérant s'écoule.
Un des problèmes associés à ce type de refroidissement est 1' Introduction du fluide réfrigérant dans les conducteurs, ou autour de ceux -ci, à l'entrée, et la reprise de ce fluide à l'extrémité
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de sortie d ',un enroule''ent.
Le but de la présente invention est de procurer un enroule ent fixe d'une 'D.cl1ine avec (es noyons per?'cct:ï:onnç'S:. pour y introduira un fluide r:fri:::;C:r2.nt, et pour le recueillir li la
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sortie.
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Suivant l'invention, lll'ornulelent fixe d'une Machine dynamo- électrique co,;pre!'c1 des cox:ëuc :.I,:',11'S s :Lo;;Cs dans des fentes d'un. noyau statorique, les parties terminales des conducteurs s'étendant au-
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delà de ce noyau, à chaque extraite de celui-ci, ces parties ter-
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minales des cor.ducteurs /,tant Io-,-'os dans un certain nombre de boltes faites en !'[I t 'ri,Tu isole.nt électrique, un fluide r4fiijérant étant fourni au-= boites, 1\ une extraite des conducteurs, et recueilli dans des bottes situées a loutre extrérlité des conducteurs.
Suivant d autres caractéristiques de l'invention, con:':e définie dans le pr6c±dent paragraphe, des dispositifs d' t xc?zêitc sont fournis pour ch;-que conducteur, a l'endroit ou il entre dans ces boites, les dispositifs d' .'tm;,ch:i t,:: comprenant des 7'lo'ens pour
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fournir un fluide sous pression, à des espaces annulaires, entre. ces corducteurs et les rarois de la boite, la pression de ce flui-
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de 4tant plus grande que celle du fluide réfrigérant.
L'ir.7or:tion consiste ¯ <<:le:ent er¯ un enroulement fixe d'une irachine ôj.na<mo-4îocti?ique, dirçosé suivant l'un ou l'autre des deux p2.ra.rapl?es rr^c<dents danr' lequel chaque conducteur est raccorda G une virole passant L travers une paroi d'une boite, un petit j eu -'ulf1.ire cxict-nt entre la virole et la boîte, cet espace ennulaire ctant scelle, . chaque #:tr/'lité de :La, virole, par des rondelles d'6t#ncl>ìté, un sous pression 6#tant introduit dans cet espace an, u1.¯.ire pour Cll:lê;1er le Ce fluide hors de 7 a. boite, le lor::, de !P virole.
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J'invention consiste encore en un enroulement suivant l'un ou
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l'autre (CS trois précédents paragraphes, lequel la totalité de 1.'er.roa'le Dnt, tèV"C los boîtes cn -ooi-tion5 est iv.-rné, de fr.- çon que le,^ e;:tr(,li t(s du conducteur soient couplbtenont scellées avec l':i:o:l:2^r.t.
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L'invention comprend les uaollines dyha:oc:Lectrqilës suivant la description ci-après, et les dessins, dans lesquels la fig. 1 montreles parties terminales des.. conducteursdu
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stator d'un ttr.:('-o-'Crnérateur une boite de forie arquée étant iii- diquée en coupe;
La fig. 2 montre une vue. agrandie de la boîte et des extrémi- tés du conducteur indiqués dans la fig. 1.
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La fig. 3 montre une coupe 'a travers la boîte ci-dessus;
La fig. 4 est une vue de la boite ci-dessus prise en- direction de la floche A, de la fig. 3;
La fig. 5 est une vue en plan de la fig. 2, nais montrant seu- ' lement un conducteur;
La fig. 6 montre un système pour fournir l'hydrogène sous pression, comme fluide de scellement;
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La ii'g. 7 montre un système pour fournir le liquide réfrigérant aux conducteurs du stator.
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En r4aiisa.iat cette invention sous la forme montrée à titre d' exemple pour un turbo-g4ncratevr dans lequel l'enroulement stato- rique doit être refroidi par de l'eau distillée, et les enroulements du rotor, et le rotor lui-même, doivent être refroidis par de l'hy-
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c.¯rogney ct en se reportant à la fig. 1, le stator du turho-généra- teur comprend un carter 1, dans lequel est logé un noyau magnétique 2.
Places dans des fentes 'dans le noyau 2,, se trouvent des conducteurs creux 3, dont les extrémités sont connectées électriquement par des raccords
Entourant les extrémités dos conducteurs, se trouvent un cer-
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tain (-'ti,.ns le cus indiqué 6, de boites collectrices arquées 9 -f ;1P^ en mat'riau isolant électrique, telle qu'une résine coulé' dont 'i ,>, .jpoJ:ides ront un exemple. Chaque boite est fermée par une p1;. q.,,. /"r; fermeture 6, qui peut être en résine époxy, ou en un autre Tnnt "z>1 .ii approprié.
Les CiXbrnitcs des conducteurs sont placées et attachées dans les boites, au ';oyen de viroles 7, qui passent à travers les raccorcls l, et ront naintenuos en po sition par un écrou 7a.
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Les bott, sont ctt:'ch:rs 'l.1. stator au 110;;811 d'un. c1if'.I1hr;?gme de support 8, qui est fixé zou couvercle toninal du stator.
Pour c:1pêc1wr toute fuite de fluide l1o:c::J c1os'!Jo!tes 5, aux endroits ou les cDcb.ctcurs entrent dans les boites, des dispositifs d'étanchéité sont prévu?'qui co:!:prennent de? rondelles d'étanchélté compressibles 10 et :1.1) pJacp-es entre chaque virole et la boite de la manière indiquée dans les fig. 2 et 5.
Chaque rondelle 11 est :.1':1.intenue. en position du moyen, d'un écrou' de serrage 12.
Entre les rondelles d'étanchéité 10 et 11, un petit jeu annulaire 13 est'ménage entre la virole et la boite, et, dans cet espace, on introduit de l'hydrogène sous pression au moyen de conduits 14, reliant entr'eux les espaces entourant chaque,virole.
Les conduits 14 sont montrés de façon plus claire dans les fig.3 et 4.
L'hydrogène de scellement, qui est maintenu à une pression' plus élevée que celle de l'eau distillée, est fourni aux conduits 14 ou moyen des raccords 15. Les raccords 15, de chaque boite, sont reliés ensemble par des conduits 16, et sont alimentés par une canalisation d'alimentation 17, raccordée à une des boites..
De cette façon, une pression statique est Maintenue dans chacun des espaces 13, pour empêcher le passage d'eau distillée au travers de ceux-ci. Tout hydrogène qui s'échappe du côté conducteur des boîtes se mélange avec l'hydrogène qui se trouve dans 1' alternateur, et ne produit par conséquent aucun effet nuisible.
Toute fuite d'hydrogène dans l'eau distillée peut être néfas-
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te, si on lui permet de s'accu 11.Ùer en cßuantité- appréia1:>lr?, mais couve l'hydrogène tendra à se rassembler au point le plus élevé du sjrst4me d 'e,u distillée, il est possible'de prévoir un dispositif indien leur, pour donrer une indication continue de la quandtinté (il' jYc1rrJrXne préscnte.
La fin. cl montre les confections pour l'hydrogène sous pres-sion, une ci¯:c.^.i-I;ion siuilaire existant tê chaque extrémité du sta-
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tor.
L'eau distillée est fournie aux boîtes 5, au moyen du système est @ d'abord indique, dans la fig; 7. L'eau est' fournie../ aux collecteurs 18, d' où elle est distribuée à chaque boîte par des conduits ou des tuyaux 19. L'eau s'écoule alors à travers les conducteurs, et entre dans un nombre similaire de boîtes, à l'autre extrémité du stator, à partir desquelles boîtes l'eau est recueillie au moyen d'un système similaire à celui indiqué, dans lafig/ 7, .et envoyée vers un échangeur de chaleur, où elle rend la chaleur enlevée dans'les conducteurs,avant d'être' renvoyée aux collecteurs d'entrée 18.
Les sections .peuvent être disposées avec des entrées et. des sorties alternantes, aux deux extrémités de l'alternateur, pour donner un refroidissement'. plus uniforme.
Parmi les avantages de l'invention figure le fait que les boités 5' peuvent être coulées d'avance dans une résine époxique, par exemple et alors ajustées aux-extrémités des conducteurs, qui peuvent être. formés et complétés avant assemblage dans le stator. Ceci Évite une multiplicité de conduits amenant le liquide réfrigérant aux conducteurs et, .en même temps, procure un support auxparties terminales des conducteurs.
La rigidité accrue du système permet également l'adoption de joints qui ont subi l'épreuve de la pratique, et sur lesquels on peut compter, car ils sont moins sujets à la possibilité de vibration due aux forces électro-Magnétiques dans les enroulements, ou à d'autres causes. En outre,l'accès aux conducteurs est obtenu plus facilement, en enlevant simplement une plaque de fermeture 6, d'une boîte, auquel cas, un sixième desconducteurs, dans l'exemple indiqué, sont immédiatement accessibles.
La fourniture d'oxygène d'étanchéité peut, pour la commodité, être prise à l'alimentation en hydrogène de l'alternateur.
Tandis que l'eau distillée a été citée comme fluide réfrigérant, l'invention n'exclut pas l'usage d'autres liquides appropriés, tels que l'huile. ou l'usage d'un gaz...
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De même le fluide d'étanchéité peut être gazeux ou liquide ;
Un autre avantage de l'invention est qu'elle permet l'imprégnation de tout enroulement avec les boites en position, et par con séquent, assure que les extraites des conducteurs sont complète- ment scellées avec l'isolement.
Tandis que dans la. forMe indiquée, les bottes sont placées à l'intérieur de l'alternateur, elles peuvent être logées dans les parois terminales du stator de manière qu'elles soient accessibles, , sans imposer la nécessité d'enlever d'abord les couvercles terminaux du stator.
La fige 8 montre une disposition de ce genre, dans laquelle les extrémités du conducteur sont maintenues dans un support 20 qui est fait en deux moitiés, boulonnées ensemble, le long-de brides,
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dont une 21 peut être vue. Le support est boulonné.a une plaque teri- minale du noyau 22.
Les boites collectrices 5 sont placées dans la paroi terminale 23 du stator, et sont entourées, à leur tour, par des chambres ar-
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quées a :L'Épreuve de l'explosion,, formées par des parois 2-, fai- sant corps avec les parois extrêmes 23. Le fluide réfrigérant est amené dans les bottes, et en est enlevé, par des tuyaux tels que ceux indiqués en 25.
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L'espace 26 contient un gaz réfrigérant tel que l"hydrogene. La construction des bottes 5 est la même que celle indiquée
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dans les fi,. :L à 3, et on peut y avoir. accès en enlevant les placates de fermeture 27 et la plaque de fermeture non métallique 6.
Le. fiz. 9 montre une vue en bout de l'alternateur de la 'i.3 %?¯'V.ITDIC.1'r'TCI'S 1. Enroulement fixed'une machine dynamo-électrique, caractérisé on ce qu'il comprend des conducteurs logé? dans des fentes dang un noyau de stator les parties terminales des conducteurs s'Étendant
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au-delL de ce noyau, rez chaque extrémité de celui-ci, ces parties ter' minales des conducteurs étant placées dans un certain nombre de boi-
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tes, en matériau isolant électrique, un fluide rfrisérc-.nt étant fourni aux bottes, à une extrémité des - conducteurs, et recueilli (Inns des bottes situées à l'autre extrémité des conc'1 1 snrs.
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2. Enroulement fixe, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des dispositifs d'étanchéité sont 'procures pour chaque conduc- teur à l'endroit oit 'il entre dans les boites, les dispositifs d'étanchéité comprenant des moyens pour fournir un: fluide sous pression à des espaces annulaires, entre ce conducteur et les parois de la boîte, la pression de ce fluide étant plus élevée que celle du fluide réfrigérant.
3. Ecroulement fixe, suivant les revendications 1 et 2, caracté- risé en ce que chaque conducteur est raccorde à une virole passant à travers une paroi d'une boite, un petit jeu annulaire existant entre la virole et la boité cet espace annulaire étant scellé à chaque ex- trémité de la virole par des rondelles d'étanchéité, un gaz sous pression étant introduit dans cetespace annulaire, pour empêcher la fui-. te de fluide hors de la boîte, le long de la virole.
4. Enroulement fixe, suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la totalité de l'enroulement avec les boîtes en position, est imprégnée, de façon que les extrémités des conducteurs sont comple testent scellées avec l'isolement.
5.Machines dynamo-électriques. en substance conne décrit cidessus, en se reportant aux dessins annexes.
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This invention relates to dynamo-electric machines, and particularly to turbo-alternators.
It is well known that one of the main limiting factors. debit. of a high power dynamo-electric machine, such as a turbo-generator, is the rise in temperature caused by the ohmic losses, resulting from the flow of current in the conductors constituting the windings of the machine.
One method of removing some of this heat is. bringing a refrigerant fluid into direct contact with the conductors, and this can be achieved by the use of hollow conductors, through which the refrigerant fluid flows.
One of the problems associated with this type of cooling is the introduction of refrigerant fluid into or around the conductors at the inlet, and the recovery of this fluid at the end.
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of output, a coils``ent.
The object of the present invention is to provide a fixed coil of a D.cl1ine with (es nucleons per? 'Cct: ï: onnç'S :. to introduce a fluid r: fri :::; C: r2. nt, and to collect it li la
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exit.
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According to the invention, the fixed lll'ornulelent of a dynamo-electric machine co,; pre! 'C1 of the cox: ëuc: .I,:', 11'S s: Lo ;; Cs in slots of a. stator core, the terminal parts of the conductors extending beyond
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beyond this nucleus, each time it is extracted from it, these parts
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minals of cor.ducers /, so much Io -, - 'os in a certain number of boltes made in!' [I t 'ri, You isolate electrically, a radiating fluid being supplied to the boxes, 1 \ an extracted conductors, and collected in boots located at the end of the conductors.
According to other characteristics of the invention, as defined in the previous paragraph, t xc? Zêitc devices are provided for each conductor, at the place where it enters these boxes, .'tm;, ch: it, :: devices including 7'lo'ens for
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supplying fluid under pressure, to annular spaces, between. these stringers and the rarities of the box, the pressure of this fluid
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of 4 being greater than that of the refrigerant.
The ir.7or: tion consists ¯ <<: le: ent er¯ a fixed winding of an ôj.na <mo-4îocti? Ic irachine, dirçosé according to one or the other of the two p2.ra.rapl ? es rr ^ c <teeth in which each conductor is connected to a ferrule passing L through a wall of a box, a small j -'ulf1.ire cxict-nt between the ferrule and the box, this annular space being seals,. each #: tr / 'lité of: La, ferrole, by summer washers # ncl> ìté, one under pressure 6 # both introduced into this space an, u1.¯.ire for Cll: lê; 1st on This fluid out of 7 a. box, the lor ::, of! P ferrule.
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The invention still consists of a winding following one or
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the other (CS three previous paragraphs, in which the whole of 1.'er.roa'le Dnt, tèV "C los boxes cn -ooi-tion5 is iv.-rné, so that the, ^ e; : tr (, li t (s of the conductor are couplbtenont sealed with the: i: o: l: 2 ^ rt
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The invention comprises the dyha: oc: Lectrqilës according to the following description, and the drawings, in which FIG. 1 shows the terminal parts of the .. conductors of the
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stator of a ttr.:('-o-'Crenerator an arched drill box being iii- dicated in section;
Fig. 2 shows a view. enlarged view of the box and the ends of the conductor shown in fig. 1.
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Fig. 3 shows a section through the box above;
Fig. 4 is a view of the above box taken in the direction of the arrow A, of FIG. 3;
Fig. 5 is a plan view of FIG. 2, but showing only a conductor;
Fig. 6 shows a system for supplying hydrogen under pressure, as a sealing fluid;
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The ii'g. 7 shows a system for supplying coolant liquid to the stator conductors.
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R4aiisa.iat this invention in the form shown by way of example for a turbo-generator in which the stator winding is to be cooled with distilled water, and the rotor windings, and the rotor itself. , must be cooled with
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c.¯rogney ct referring to fig. 1, the stator of the turbo-generator comprises a casing 1, in which a magnetic core 2 is housed.
Placed in slots' in the core 2, are hollow conductors 3, the ends of which are electrically connected by couplings
Surrounding the ends of the conductors is a ring.
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tain (-'ti, .ns the cus indicated 6, of arched manifolds 9 -f; 1P ^ in electrically insulating material, such as a cast resin 'of which' i,>, .jpoJ: these will be an example . Each box is closed by a p1 ;. q. ,,. / "R; closure 6, which may be epoxy resin, or another suitable Tnnt" z> 1 .ii.
The cables of the conductors are placed and attached in the boxes, using ferrules 7, which pass through the connections 1, and will be held in position by a nut 7a.
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The bott, are ctt: 'ch: rs' l.1. stator at 110 ;; 811 of a. c1if'.I1hr; support frame 8, which is attached to the toninal cover of the stator.
For c: 1pêc1wr any fluid leak l1o: c :: J c1os '! Jo! Tes 5, at the places where the cDcb.ctcurs enter the boxes, sealing devices are provided?' Which co:!: Take care ? compressible sealing washers 10 and: 1.1) pJacp-es between each ferrule and the box as shown in fig. 2 and 5.
Each washer 11 is: .1 ': 1.intained. in the position of the means, a tightening nut 12.
Between the sealing washers 10 and 11, a small annular clearance 13 is fitted between the ferrule and the box, and, into this space, hydrogen under pressure is introduced by means of conduits 14, connecting them together. spaces surrounding each, ferrule.
The conduits 14 are shown more clearly in Figs. 3 and 4.
The sealing hydrogen, which is maintained at a pressure higher than that of distilled water, is supplied to conduits 14 or through fittings 15. The fittings 15, of each box, are connected together by conduits 16, and are supplied by a supply line 17, connected to one of the boxes.
In this way, a static pressure is maintained in each of the spaces 13, to prevent the passage of distilled water through them. Any hydrogen which escapes from the driver side of the boxes mixes with the hydrogen which is in the alternator, and therefore produces no deleterious effects.
Any leakage of hydrogen into distilled water can be harmful.
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te, if allowed to accumulate 11.er in cßantité- appréia1:> lr ?, but smoldering hydrogen will tend to collect at the highest point of the e-system, u distilled, it is possible to provide an Indian device for them, to give a continuous indication of the time (it 'jYc1rrJrXne present.
The end. cl shows the configurations for hydrogen under pressure, a cī: c. ^. i-I; siuilar ion existing at each end of the sta-
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tor.
Distilled water is supplied to boxes 5, by means of the system is @ first indicated, in fig; 7. Water is supplied ../ to collectors 18, from where it is distributed to each box through conduits or pipes 19. The water then flows through the conductors, and enters a similar number. boxes, at the other end of the stator, from which boxes the water is collected by means of a system similar to that shown in fig / 7, and sent to a heat exchanger, where it returns the heat removed in the conductors, before being returned to the inlet collectors 18.
The sections can be arranged with entries and. alternating outputs, at both ends of the alternator, to provide cooling. more uniform.
Among the advantages of the invention is the fact that the 5 'boxes can be pre-cast in epoxy resin, for example and then fitted to the ends of the conductors, which may be. formed and completed before assembly in the stator. This avoids a multiplicity of conduits carrying coolant liquid to the conductors and, at the same time, provides support to the terminal parts of the conductors.
The increased rigidity of the system also allows the adoption of seals which have stood the test of practice, and which can be relied on, as they are less subject to the possibility of vibration due to electro-magnetic forces in the windings, or to other causes. Further, access to the conductors is obtained more easily, by simply removing a closure plate 6, from a box, in which case a sixth of the conductors, in the example shown, are immediately accessible.
The supply of sealing oxygen may, for convenience, be taken from the hydrogen supply to the alternator.
While distilled water has been mentioned as a coolant, the invention does not exclude the use of other suitable liquids, such as oil. or the use of gas ...
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Likewise, the sealing fluid can be gaseous or liquid;
Another advantage of the invention is that it allows the impregnation of any winding with the boxes in position, and consequently, ensures that the extracts of the conductors are completely sealed with the insulation.
While in the. form indicated, the boots are placed inside the alternator, they can be accommodated in the end walls of the stator in such a way that they are accessible, without imposing the need to first remove the end covers of the stator .
Fig. 8 shows such an arrangement, in which the ends of the conductor are held in a support 20 which is made in two halves, bolted together, along flanges,
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of which a 21 can be seen. The bracket is bolted to a core end plate 22.
The manifold boxes 5 are placed in the end wall 23 of the stator, and are surrounded, in turn, by ar-
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quées a: The explosion test, formed by walls 2-, integral with the end walls 23. The refrigerant fluid is brought into the boots, and is removed, by pipes such as those indicated in 25.
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Space 26 contains a refrigerant gas such as hydrogen. The construction of boots 5 is the same as shown.
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in the fi ,. : L to 3, and there can be. access by removing the closing plates 27 and the non-metallic closing plate 6.
The. fiz. 9 shows an end view of the alternator of the 'i.3%? ¯'V.ITDIC.1'r'TCI'S 1. Fixed winding of a dynamo-electric machine, characterized in that it comprises housed conductors ? in slots in a stator core the terminal parts of the conductors extending
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beyond this core, rez each end of it, these terminal parts of the conductors being placed in a certain number of boxes.
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tes, of electrically insulating material, a rfrisérc-.nt fluid being supplied to the boots, at one end of the - conductors, and collected (Inns of the boots located at the other end of the conc'1 1 snrs.
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2. Fixed winding, according to claim 1, characterized in that sealing devices are provided for each conductor at the point where it enters the boxes, the sealing devices comprising means for providing a : fluid under pressure in annular spaces, between this conductor and the walls of the box, the pressure of this fluid being higher than that of the refrigerant.
3. Fixed collapse according to claims 1 and 2, charac- terized in that each conductor is connected to a ferrule passing through a wall of a box, a small annular clearance existing between the ferrule and the box, this annular space being sealed at each end of the shell by sealing washers, a pressurized gas being introduced into this annular space, to prevent leakage. te of fluid out of the box, along the ferrule.
4. Fixed winding according to claims 1 to 3, characterized in that the entire winding with the boxes in position is impregnated, so that the ends of the conductors are completely sealed with the insulation.
5.Dynamo-electric machines. substantially as described above, with reference to the accompanying drawings.