DE19532812C2 - Mehrebenen-Leiterstab mit Isolierstreifen an den Kröpfstellen der Teilleiter - Google Patents
Mehrebenen-Leiterstab mit Isolierstreifen an den Kröpfstellen der TeilleiterInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrebenen-Leiterstab
(auch Gitterstab oder Roebelstab genannt) für elektrische
Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren,
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
Ein Mehrebenen-Leiterstab ist beispielhaft durch die
DE 28 11 249 A1 beschrieben. Ein solcher Mehrebenen-Leiter
stab umfaßt mehrere Teilleiter, die in mehreren Ebenen über
einander und in mehreren Ebenen nebeneinander angeordnet
sind. Solche Mehrebenen-Leiterstäbe weisen an bestimmten
Stellen Übergänge von einer Ebene in eine andere Ebene auf.
Der Mehrebenen-Leiterstab wird dadurch hergestellt, daß die
Leiter der jeweiligen Ebene jeweils in eine Kröpfschablone
eingelegt und mit ihrer endgültigen Lage in fertig verdrill
ten Mehrebenen-Leiterstab entsprechenden Kröpfungen versehen
werden, wobei die abgekröpften Teilleiter der jeweiligen
Ebene zu je einer Teilleiter-Säule übereinander geschichtet
werden und anschließend die einzelnen Teilleiter-Säulen in
einandergeschoben und zum kompletten Mehrebenen-Leiterstab
miteinander verbunden werden.
Um sicherzustellen, daß die einzelnen Teilleiter an den
Kröpfstellen elektrisch voneinander isoliert sind, werden
üblicherweise zwischen die Teilleiter Isolierstreifen ein
gesetzt, die den beim Vorpressen der Stäbe entstehenden
Scherbeanspruchungen widerstehen können. Voraussetzung ist,
daß die Isolierstreifen eine gewisse Flexibilität bei aus
reichender Festigkeit aufweisen. Die bisher verwendeten
Isolierstreifen weisen eine Breite auf, die der Stabbreite
entspricht.
In dem Artikel "Fabrikation und Prüfung von Roebelstäben" von
P. Marti und R. Schuler in Brown Boveri-Mitteilungen 1, 1970,
Seiten 25 bis 31 ist auf Seite 28 ein Schnitt durch einen di
rekt gekühlten einfachen Roebelstab dargestellt. Dieser
Roebelstab ist aus zwei Säulen jeweils übereinander gestapel
ter Teilleiter gebildet. Zwischen den beiden Säulen ist eine
Hälftenisolation sowie zwischen den einzelnen Teilleitern ei
ne Teilleiterisolation eingebracht. Im Bereich einer Kröp
fungsstelle ist zwischen einem gekröpften Teilleiter und den
darunter liegenden Teilleiter-Säulen eine Kröpfungsunterlage
eingebracht, die die Teilleiter-Säulen jeweils teilweise und
den gekröpften Teilleiter vollständig überdeckt.
In der GB-PS 866,595 wird die Isolation eines elektrischen
Leiters einer dynamoelektrischen Maschine, insbesondere eines
Roebelstabes, beschrieben. Der stabförmige elektrische Leiter
besteht aus zwei Säulen übereinander gestapelter Teilleiter.
Im Bereich der Übergänge der Teilleiter von einer auf die an
dere Säule, d. h. einer Kröpfungsstelle, ist zwischen dem ge
kröpften Teilleiter ein Isolationsstück vorgesehen. Dieses
hat eine im wesentlichen quadratische Form und erstreckt sich
über die Breite des gesamten Leiters. Der Abstand der Kröp
fungsstellen untereinander ist in Längsausdehnungsrichtung
des Leiters wesentlich größer als der Kröpfungsbereich, d. h.
die Längsausdehnung des Isolationsstücks.
Es hat sich herausgestellt, daß die Anordnung solcher Iso
lierstreifen innerhalb bestimmter Grenzen möglich ist. Bei
relativ geringen Kröpfstellenabständen treten beim Vorpressen
Scherkräfte auf, die so groß sein können, daß diese ein Ver
sagen der Kröpfstellenisolierung hervorrufen.
Bei engen Kröpfstellenabständen und gleichzeitig kleinen
Teilleiterbreiten lassen sich die Teilleiter an den Kröpf
stellen wegen der dann sehr großen Rückstellkräfte in der
Regel nicht weit genug auseinanderhebeln um die breiten
Isolierstreifen unter den Kröpfstellen zu positionieren.
Um Mehrebenen-Leiter mit kleinen Kröpfstellenabständen zu
realisieren, ist bereits vorgeschlagen worden, im Bereich der
Kröpfstelle der Teilleiter eine Prägung am Teilleiter vorzu
sehen. Der Teilleiter wird daher vor dem Seitenwechsel ange
hoben und auf der anderen Stabseite abgesenkt. Durch diese
Methode wird eine Scherbeanspruchung vermieden. Der Herstel
lungsaufwand ist jedoch relativ groß, da zusätzliche Prägun
gen der Teilleiter notwendig sind. Ferner ist bezüglich der
Stabhöhe ein relativ großer Zuschlag für die Kröpfstelle not
wendig, damit beim Vorpressen die Prägung nicht wieder zer
stört wird. Dies erfordert eine sehr genaue Arbeitsweise.
Es ist zwar auch bekannt, bei relativ geringen Kröpfstellen
abständen scherfeste Teilleiterisolierungen zu verwenden,
diese sind jedoch in der Regel sehr teuer und führen zu einer
großen Isolierungszunahme.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Auf
gabe zugrunde, den bekannten Mehrebenen-Leiterstab so weiter
zubilden, daß ein solcher leichter herstellbar ist, wobei
stets sichergestellt wird, daß der Mehrebenen-Leiterstab
teilleiterschlußfrei ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Mehrebenen-
Leiterstab für elektrische Maschinen mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegen
stand der abhängigen Ansprüche.
Der Lösung des Problems für Mehrebenen-Leiterstäbe, vorzugs
weise mit Kröpfstellenabständen zwischen dem Zwei- bis Vier
fachen der Teilleiterbreite, liegt die Überlegung zugrunde,
durch eine besondere Anordnung lediglich druckfester isolier
streifen eine Scherbeanspruchung der Isolierstreifen generell
zu vermeiden und damit die Teilleiterschlußfreiheit sicherzu
stellen. Die Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß an jeder
Kröpfstelle zwischen dem gekröpften Teilleiter und den be
nachbarten aneinanderliegenden Teilleitern zwei in einer
Längsebene nebeneinander angeordnete Isolierstreifen vorge
sehen sind, deren Breite jeweils im wesentlichen der Breite
des gekröpften Teilleiters entspricht. Sofern hier von einer
Längsebene die Rede ist, so ist eine Längsebene des Mehr
ebenen-Leiterstabes gemeint, die parallel zu der Ebene liegt,
in der die Kröpfstelle verläuft.
Der Vorteil eines so gebildeten Mehrebenen-Leiterstabes ist
darin zu sehen, daß dieser in einfacheren Ausführungen der
Fertigungseinrichtungen und mit preiswerterem Material für
die Isolierstreifen herstellbar ist. Eine Einzelbehandlung
der Teilleiter entfällt daher; und kostenintensive Teillei
terisolierungen sind ebenfalls nicht mehr notwendig.
Zur Einbringung der druckfesten Isolierstreifen werden diese
zwischen den gekröpften Teilleiter und den benachbarten Teil
leiter eingeschoben. Hierzu bedarf es nur einer geringfügigen
Anhebung der Teilleiter. Vorzugsweise ist daher der Isolier
streifen zwischen 0,5 und 1,5 mm, insbesondere zwischen 0,7
und 1 mm, dick. Durch die gegebene Dicke der Isolierstreifen
wird der gekröpfte Teilleiter angehoben und gegen den über
laufenden Teilleiter distanziert.
Es ist nicht zwingend, daß der Mehrebenen-Leiterstab nur
Kröpfstellen aufweist, deren Abstand kleiner oder gleich der
vierfachen Teilleiterbreite ist. Es können auch Mehrebenen-
Leiterstäbe ausgebildet werden, die z. B. im Kopfbereich
größere Abstände zwischen den Kröpfstellen aufweisen. An
diesen Stellen werden ebenfalls Isolierstreifen von etwa
Stabbreite und gleicher Dicke wie an den Kröpfstellen mit
geringerem Abstand zueinander angeordnet, hierdurch wird
sichergestellt, daß ein Herausfallen der geteilten Streifen
aufgrund eines geringen Anpreßdruckes nicht eintritt. Ferner
wird durch diese Maßnahme sichergestellt, daß keine ungleich
mäßige Füllung der Kröpfstellen eintritt, da die dort ver
wendeten Streifen in der Länge dem Kröpfstellenabstand ent
sprechen.
Die Verbindung der Leiterstäbe untereinander kann wie z. B.
durch die DE 28 11 249 A1 bekannt, erfolgen. Hierzu können
die Streifen mit einem entsprechenden Klebeharz versehen
werden.
Weitere Vorteile und Merkmale werden anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines Mehr
ebenen-Leiterstabes erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Gitterstab in der Vorderansicht, und
Fig. 2 den Gitterstab nach Fig. 1 im Schnitt.
In der Fig. 1 ist ein Gitterstab mit mehreren Teilleiter 1 bis
7 dargestellt, wobei zwischen den einzelnen Teilleitern 1 bis
7 an den Kröpfstellen 18 bis 21 jeweils zwei in einer Längs
ebene 22, welche parallel zur Zeichnungsebene verläuft,
nebeneinander angeordnete Isolierstreifen 8 bis 15 darge
stellt. Die Teilleiter 1 bis 6 weisen eine Breite B auf. Ein
jeder Teilleiter weist einen im wesentlichen rechteckförmigen
Querschnitt auf. An den Kröpfstellen 18 bis 21 ist jeder
Teilleiter 1 bis 6, wie dies aus der Fig. 1 besonders ersicht
lich ist, gekröpft. Betrachtet man den Teilleiter 1, so fin
det an der Kröpfstelle 18 ein Übergang des Teilleiters 1 aus
einer Ebene E1 in eine Ebene E2 statt. Ein solcher Übergang
ist auch bei den Teilleitern 2, 3, 4, 5 und 6 ersichtlich.
Die Kröpfstellen weisen einen Abstand zueinander auf, der in
etwa der dreifachen Teilleiterbreite B entspricht.
An jeder Kröpfstelle 18 bis 21 ist jeweils ein Paar Isolier
streifen 8, 12; 9, 13; 10, 14; 11, 15 angeordnet. Die Iso
lierstreifen liegen in einer Längsebene 22 und sind nebenein
ander angeordnet. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind
die Isolierstreifen schraffiert dargestellt.
Die Länge der Isolierstreifen 8 bis 17 entspricht der Länge
der Kröpfstellen 18 bis 21, die hier gleichzeitig auch dem
Abstand der Kröpfstellen untereinander entspricht. Die Breite
eines jeden Isolierstreifens 8 bis 17 entspricht der Breite
der Teilleiter 1 bis 7.
Die einzelnen Isolierstreifen sind zwischen den benachbarten
Teilleitern 1, 23 und 24 angeordnet. Am rechten Rand der
Fig. 1 ist eine Kröpfstelle 26 dargestellt, an der noch keine
Isolierstreifen 16, 17 zwischen den Teilleitern 4, 5 und 6
angeordnet sind. Der Isolierstreifen 16 wird entsprechend dem
Pfeil zwischen die Teilleiter 5 und 6 von oben eingeschoben.
Der Isolierstreifen 17 wird von unten her an der gekröpften
Stelle 26 zwischen die Teilleiter 4 und 5 eingeschoben, wo
durch der Teilleiter 5 von den Teilleitern 4 und 6 isoliert
wird.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, liegen einzelne Teilleiter
23, 24 nicht unmittelbar übereinander. In der Ebene 25 ist
eine Einlage 126, ein sogenanntes Schwert, angeordnet, welche
aus einem Isoliermaterial besteht. Die einzelnen Teilleiter,
welche den Mehrebenen-Leiterstab bilden, werden nach Einbrin
gung aller Isolierstreifen in einem Warmpreßvorgang mitein
ander verklebt.
Claims (7)
1. Mehrebenen-Leiterstab für elektrische Maschinen, insbesondere
Turbogeneratoren, mit Teilleitern (1 bis 7), die in zumindest zwei nebeneinander angeordneten Säulen übereinander
gestapelt sind und an einer jeweiligen in
wenigstens einer Längsebene (22) des Mehrebenen-Leiterstabes
liegenden Kröpfstelle (18 bis 21 und 26), an der ein gekröpfter Teilleiter (1 bis 7) von einer Säule in eine
benachbarte Säule geführt ist, gegeneinander elektrisch
isoliert sind, dadurch gekennzeichnet,
daß an jeder Kröpfstelle (18 bis 21 und
26) zwischen dem gekröpften Teilleiter (1 bis 7) und den darunterliegenden, einander benachbarten
Teilleitern (4, 5, 6, 1, 23,
24) zwei in der Längsebene (22) mit ihren Langseiten nebeneinander
angeordnete Isolierstreifen (8 bis 17) vorgesehen
sind, deren Breite jeweils im wesentlichen der Breite (B) eines der unter
dem gekröpften Teilleiter (1 bis 7) angeordneten Teilleitern (4, 5, 6, 1, 23, 24) entspricht.
2. Mehrebenen-Leiterstab nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Isolierstreifen
(8 bis 17) aus einem Werkstoff hoher Druckfestigkeit be
stehen.
3. Mehrebenen-Leiterstab nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Isolierstreifen (8 bis 17) eine Dicke zwischen 0,5 und
1,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,7 und 1,0 mm, aufweisen.
4. Mehrebenen-Leiterstab nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Länge
eines jeden Isolierstreifens (8 bis 17) etwa der Länge der
Kröpfstelle (18 bis 21 und 26) entspricht.
5. Mehrebenen-Leiterstab nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Länge
eines jeden Isolierstreifens (8 bis 17) dem Abstand der
Kröpfstellen (18 bis 21 und 26) entspricht.
6. Mehrebenen-Leiterstab nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Kröpfstellen
(18 bis 21 und 26) eines Teilleiters (1 bis 7) wenigstens der
zweifachen Teilleiterbreite (B) entspricht.
7. Mehrebenen-Leiterstab nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ab
stand der Kröpfstellen (18 bis 21 und 26) eines Teilleiters
(1 bis 7) zueinander kleiner oder gleich der vierfachen Teil
leiterbreite (B) ist.
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