Gasgekühlte elektrische Maschine Die Erfindung bezieht sich auf eine gas gekühlte elektrische Maschine.
Die Gaskühlung gestattet bekanntlich, die Leistung elektrischer Maschinen bedeutend zu erhöhen. Bei der neueren Entwicklung solcher Maschinen war die Stromfestigkeit bzw. -belastbarkeit der Enddurchführungen der Maschine zu einem begrenzenden Faktor be züglich der weiteren Erhöhung in der Ma schinenleistung geworden.
Die Maschine nach der Erfindung zeich net sieh nun dadurch aus, dass die Strom festigkeit bzw. -belastbarkeit der Enddurch- führungen erhöht ist, indem dieselben von Zweigströmen des Kühlgasstromes durch strömt werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei spiel der Erfindung veranschaulicht. Es zei gen: Fig.1 im Längsschnitt eine gasgekühlte, vollständig gekapselte dynamoelektrische Ma schine nach der Erfindung, Fig. 2 einen Teil der Maschine nach Fig. 1 im Schnitt nach der Linie II-11, Fig.3 einen der Durchführungsisolatoren nach Fig. 2 im Längsschnitt nach der Linie III-III in einem grösseren Massstab,
Fig7.4 einen Querschnitt desselben nach der Linie IV-IV in Fig. 3 und Fig. 5 einen Längsschnitt durch das äussere Ende der Durchführung nach der Linie V-V der Fig. 3. Die Zeichnung zeigt eine gebräuchliche dynamoelektrische Maschine der mit Wasser stoff oder Luft gekühlten Bauart. Der Läu fer 6 derselben weist eine Welle 7, die in ge eigneten Lagern (nicht dargestellt) läuft, so wie einen magnetischen Kern mit einer Er regerwicklung im Umfangsteil desselben auf.
Der Ständer 8 der Maschine weist eine Ankerwicklung 9 in einem lamellierten magne tischen Kern auf, der in einer feststehenden Halterung angebracht ist. Diese Halterung umfasst einen zylindrischen Mantel 10, dessen Enden mit radial starren Endringen 11 ver schweisst sind. In gewissem Abstand von dem Mantel 1.0 ist ein Rahmen 12 angeordnet, der einen rohrförmigen Körper 13 aufweist, des sen Enden ebenfalls mit den Endringen 11 verschweisst sind. Der Kern des Ständers ist zwischen den Enden des Rohrkörpers fest gehalten. Lagerschilde 14, die in bekannter Weise lösbar an den Endringen 11 befestigt sind, sind in der Mitte mit entsprechenden Wellendichtungen (nicht dargestellt) ver sehen.
An jedem Endteil des Rohrkörpers 13 ist eine Prallplatte 15 befestigt, die sich in ra dialer Richtung nach innen bis zur Läufer welle erstreckt. Im mittleren Teil verläuft die Prallplatte in der Achsrichtung, derart, dass ein Gehäuse für ein auf der Läuferwelle an gebrachtes Gebläse 16 bzw. 24 gebildet wird. Der Rahmen 1? enthält radiale Tragplat ten 17, die an dein Rohrkörper 13 zwischen dessen Enden befestigt sind, iim längsverlau fende Stäbe 1.8 zu halten, auf denen die Stän- derlamellen 1:9 vereinigt sind.
Diese Lamellen werden durch 20 zusammen gehalten. An den Spanngliedern 20 liegen verstellbare -Muttern 21 an, welche auf die Gewindeenden von Stiftschrauben a,ufge- sehraubt sind, welche die Spannglieder 20 durchdringen und in (lewindelöehern an den Enden der Stangen 18 sitzen.
Der den Ständerkern tragende Rahmen 12 enthält Zufiihi-ungstunnel \?? für die Zufüh- rung des lüftenden Gases. Die Tunnel sind in Öffnungen in den radialen Platten 17 ein gesetzt und hierdurch in ihrer Lage gehalten, wobei die Innenkanten der Tunnel ?? an den Längsstäben 18 befestigt sind.
Diese Kanäle sind an ihren Enden offen, um eine Verbin dung mit dem Raum an den Enden des Ker nes herzustellen, und sind ausserdem an ihrer radial nach innen liegenden Seite offen, um mit radialen Lüftungskanälen im Ständerkern Verbindunu zu haben.
Die Lamellen des Ständerkernes sind in (,'nippen angeordnet, zwischen denen jeweils ein Lüftungsraum 23 bestellt. Diese Räume 23 erstrecken 'sieh vom Umfang des Kernes bis zum. Luftspalt und können in bekannter Weise in radiale Einlass- und Auslasskanäle durch geeignete Abstandselemente unterteilt werden, die zwischen den benachbarten La mellen der 'benachbarten Gruppen angeord net sind.
Die Einlass- und Auslasskanäle sind abwechselnd vorgesehen, so dass die Einlass- kanä@e eine Zierbindung der Tunnel 22 inrt dem Luftspalt und die Auslasskanäle eine Zierbindung des Luftspaltes mit dem Raum zwischen den Tunneln 22 und dem Rohrkör per 13 herstellen.
In dem Rohrkörper 13 sind in der Längs- riehtun- verteilt Öffnungen 25 zwischen Kühleinlieiter. 26 vorgesehen, die den Durch tritt des Kühlgases aus dein Raum zwischen den Tunneln und dem Rahmen zu dem Raum zwischen dem Rahmen und dein Mantel und dein betreffenden Paar der Kühleinheiten er möglichen.
Die Kühleinheiten 26 von üblicher Bauart erstrecken sieh über die ganze Länge des Mantels und liegen in dem Raum zwischen dem Mantel und dem Rohrkörper längs gegen überliegenden Seiten der Reihe von Öffnun gen 25 und im Wege des irn Umfangssinn bewegten Wasserstoffes.
Die Ankerwicklung 9 ist mit Zuführungs leitern 28 versehen, die an Enddurchführun- gen 29 angeschlossen sind. Diese Durchfüh rungen sind gasdicht in einem. kastenartigen Ansatz 30 angebracht, der an dem Mantel 10 über einer Öffnung desselben angeschweisst ist. Der Kasten 30 bildet, gemeinsam mit den Lagerschilden 11-, den Endringen 11 und dem Mantel 10 ein Gehäuse, welches die Maschine vollständig einschliesst.
Die Durchführungen 29 können aus nor malen Hoehspannungs-Durcliführungsisolato- ren gefertigt sein, die für Gaskühlung ein gerichtet worden sind. Dementsprechend wei sen diese Durehführung-en einen Isolator etwa aus keramischem Werkstoff 31 auf, der sich durch die 'Wand des Gehäuses er- streekt und -asdielit darin angebracht ist.
Jeder Durchführungsisolator enthält einen hohlen Kupferbolzen oder rohrförmigen Lei ter 32, dessen eines Ende in dem Gehäuse mit. einem Zuführungsleiter 28 für den Anker verbunden ist. Das andere Ende des Bolzens 32 liegt ausserhalb des Gehäuses und dient als Anschlussklemme bzw#. -pol der Maschine. Der innere Hohlraum. des Bolzens ist durch Trenn mittel 33 in parallele Kanäle 3-1 und 35 un terteilt. Die Trennmittel können in einem gleichachsige n Rohr bestehen, sind jedoch gemäss der Darstellung vorzugsweise ein Kup ferband, welches sieh im wesentlichen über die Länge des Bolzens erstreckt und axial darin verkeilt ist.
Das äussere Ende des Bol zens ist in geeigneter Weise etwa durch zwei lial.bmondförmiue Scheiben 36 verschlossen, die zwischen den Seiten des Bandes 33 und der Innenwand des Bolzens eingeklemmt und verlötet sind. Zum äussern Ende des Bolzens hin hat das Band 33 eine Öffnung 37, durch welche der Kanal 34 mit dem Kanal 35 in Verbindung steht.
Das im Innern des Gehäuses befindliche Ende des Bolzens 32 trägt eine becherartige Kappe 39, die angelötet ist. Ein Zuführungs leiter 28 ist lösbar an der Kappe 39, etwa durch Bolzen bzw. Schrauben 40, befestigt, die darin versenkt sind, um Punkte einer die Koronabildung begünstigenden Konzentra tion zu vermeiden, Der Zuführungsleiter 28 und die Kappe 39 sind, etwa durch Bohren, mit fluchtenden Öffnungen versehen, die einen Einlass 41 bilden, welcher den Kanal 31. mit dem Raum zwischen dem Mantel 10 und dem Rohrkörper 13 verbindet.
Bohrun gen 42 an der Seite der Kappe 39 und des Bolzens 32 bilden einen Auslass, welcher den Kanal 35 mit demselben Raum zwischen dem Mantel 10 und dem Rohrkörper 13 verbindet.
Durch besondere Hilfsmittel wird lüften des Gas aus einem Raum von verhältnismässig hohem Gasdruck in die Einlassöffnung jedes Durebfübrungsisolators geleitet. Diese Hilfs mittel bestehen in einem Leitungsrohr 43, das sich durch den Rohrkörper 13 erstreckt und mit dem einen Ende in die Kammer von ver hältnismässig hohem Gasdruck geöffnet ist, die durch den Rohrkörper 13, die Prallwand 15 und das eine Ende des Ständerkernes 19 gebildet wird.
Das Leitungsrohr 43 ist vor- zur;s,veise ein Stück Metallrohr, das an den Rohrkörper 13 angeschweisst ist, derart, dass sein freies Ende 45 einen gewissen Abstand von dem Ende des I3oehspannungsisolators hat und ein entsprechender Spalt dazwischen besteht. Die Rohrleitung ist in einer solchen Lage befestigt, dass das hindurchströmende fas in die Einlassöffnung 41 des Durchfüh- rungsisolators geblasen wird.
Der Spalt zwi- sehen der Leitung 43 und dem zugeordneten lloehspannungsisolator ist gross genug, damit das Spannungsgefälle in dem dazwischen liegenden Gasraum unter demjenigen liegt, welches für eine Koronabildung erforderlich ist. Das freie Ende 45 der Leitung 43 ist ver breitert, derart, dass eine Fläche gebildet wird, die frei von Punkten einer die Korona festigkeit überschreitenden Konzentration ist. Bei Maschinen, welche niedrige Gebläsedrücke entwickeln, können die Leitung 43 und der zugehörige Isolator 29 mit einer Korona abschirmung versehen sein, um einen kleine ren Spalt zwischen der Leitung und dem Iso lator zuzulassen.
Beim Betrieb der Maschine treibt jedes der Gebläse 16 und 24 lüftendes Gas unter ver hältnismässig hohem Druck in einen Raum bzw. in eine Kammer, welche die Wieldungs- köpfe der Ständexwicklung enthält. Das Gas strömt über die Wicklungsköpfe des Stän ders, von da in die längsverlaufenden Tun nel 22 zum Umfang des Ständerkernes, radial nach innen durch die Einlasskanäle 23 zum Luftspalt der Maschine, entweder in der Um fangs- oder der Achsrichtung zu den Aus lasskanälen 23 und radial nach aussen durch die Öffnungen 25 des Rohrkörpers 13 in dem Raum zwischen dem Mantel und dem Rohr körper 1.3 und zwischen zwei Kühlern 26.
Zwischen den Kühlern teilt sich das Lüf tungsgas und strömt in der Umfangsrichtung nach entgegengesetzten Seiten durch die Küh ler, worauf sich das gekühlte Gas wiederum teilt und in der Achsrichtung nach beiden Enden des Gehäuses in einen Raum bzw. eine Kammer von verhältnismässig niedrigem Druck strömt. Bei einem verhältnismässig niedrigen Druck strömt das Lüftungsgas als dann radial einwärts durch Öffnungen 44 des Rohrkörpers in den Eintrittsraum des Geblä ses zwischen Lagerschild 14 und Prallplatte 15, um durch die Gebläse 16 und 24 von neuem durch die Maschine hindurch in Um lauf gesetzt zu werden.
Einen Teil des kühlen Lüftungsgases, das aus dem Gebläse 16 austritt, wird aus dem unter verhältnismässig hohem Druck stehen den Raum durch die Leitungsrohre 43 als Gasstrahl ausgeblasen, der in die Öffnungen 41 der entsprechenden' Isolatoren eintritt. Wegen seiner verhältnismässig hohen Ge schwindigkeit reisst jeder aus der Leitung 43 austretende und in die Öffnung 41 eintre tende Gasstrahl etwas von dem umgebenden kühlen Gas aus der Niederdruckgaskammer mit sich. Im Innern jedes Isolators strömt das Gas von der Öffnung 41 nacheinander durch die Längskanäle 34 und 35 und wird durch die Öffnungen 42 in den Maschinen raum von verhältnismässig niedrigem Druck abgeführt, wo es sieh mit dem Gas mischt, welches durch den Ständer und die Kühler umgelaufen ist und zum Gebläse 16 zurück kehrt.
Somit tritt der Gasstrom in unmittel barer Berührung mit den stromführenden Hohlbolzen der Durchführungen, so dass die -Wärme derselben abgeführt und die Strom festigkeit bzw. -belastbarkeit jeder Durchfüh rung stark erhöht wird.