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1. Gurgen Petrosovich Vartanian,
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Ingenieur, UdSSR, Leningrad, Budapesktskaya ulica 15, korpus 2, kv.
29 2. Viadimir Stepanovich Vitchenko, Ingenieur, UdSSR, Leningrad, Vitebsky prospekt
29, korpus 2, kv. 142 5. Gennady Konstantinovich Smirnov, Ingenieur, UdSSR, Leningrad,
ulica Prazhskaya 20, kv. 132 4. Vladimir Grigorievich Shalaev, Techniken, UdSSR,
Leningrad, Novo-Izmailovsky prospekt 55, kv. 92
STROMZUJ?ÜRRUNGSEINRloHTUNG
FÜR DIE ROTORWICKLUNG EINER ELEKTRISCHEN MASCHINE Die vorliegende Erfindung betrifft
elektrische Maschinen und, genauer genommen, Stromzuführungseinrichtungen für die
Rotorwicklung einer elektrischen Maschine.
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Besonders vorteilhaft kann die vorliegende Erfindung in schnellaufenden
leistungsfähigen Turbogeneratoren verwendet werden, wo ein dauernder unterbrechungsloser
Betrieb der Bürstenkontakteinrichtung mit einer sicheren Stromübertragung in die
hotorwicklung des Generators gewährleistet sein muß.
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Es ist eine Stromzuführungseinrichtung für die Rotor wicklung einer
elektrischen Maschine bekannt (siehe, z.B. den Urheberschein der UdSSR Nr. 256.043),
die einen aus hochfestem Stahl ausgeführten und zur Aufsetzung auf die Rotorwelle
der elektrischen Maschine über eine Elektroisolierschicht bestimmten Schleifring
enthält. Diese Einrichtung
enthält auch einen Stromverteilungsring,
der an der Stirnseite des Schleifrings angeordnet ist und an den die mit der kotorwicklung
der elektrischen Maschine elektrisch verbundene Stromleitungsschiene befestigt wird.
Der Stromverteilungsring ist aus einem den elektrischen Strom gut leitenden Werkstoff
ausgeführt und steht in elektrischem Kontakt mit dem Schleifring über eine zusätzliche
Stromleitende Schicht, die in Form von mehreren segmentartigen Zwischenlagen ausgeführt
ist, welche am Umfang Stoß an Stoß eine zur anderen zwischen den Stirnflächen des
Schleifrings und des Stromverteilunsrings angeordnet sind, wobei die elektrische
Leitfähigkeit jeder von ihnen mit dem Abstand derselben über den Kreisbogen von
der Befestigungsstelle der Stromschiene am Stromverteilungs ring ansteigt, was den
Zweck der Gewährleistung einer gleichmäßigen Stromverteilung zwischen dem Schleifring
und dem Stromverteilungsring hat. Mit der äußeren Oberfläche des Schleifrings kontaktieren
die Bürsten der Stromsammelschienen an der Bürstenbsücke der Burstenkontaktexurichtung
der elektrischen Maschine.
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Die bekannte Bauart der Stromzuführungseinrichtung für die ltotorwicklung
einer elektrischen Maschine weist jedoch eine Reihe von bestimmten Nachteilen auf.
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Erstens, obwohl der zwischen der Stromsammelschiene an der Bürstenbrücke
der Bürstenkontakteinrichtung und der Stromleitungsschiene fließende elektrische
Strom relativ gleichmäßig über den Umfang der Stirnfläche des Schleifrings verteilt
wird,
fließt er jedoch von der den Bürsten zugewandten äußeren Oberfläche des Schleifrings
zu der dem Stromverteilungsr mg zugewandten Stirnfläche des ersteren Rings über
Strompfade verschiedener Länge. Das führt zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung
über die Breite des Schleifrings sowie über die Bürsten, falls diese in mehreren
Reihen angeordnet sind, um so mehr, als der Strom über den aus Stahl ausgeführten
Schleifring fließt, der einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist.
Dadurch wird seinerseits ein ungleichmäßiger mechanischer und elektrischer Verschleiß
der in verschiedenen Reihen liegenden Bürsten und dadurch eine ungleichmäßige Erwärmung
derselben, desgleichen wie ein ungleichmäßiger Verschleiß und eine entsprechende
Erwärmung des Schleifrings selbst hervorgerufen. Infolgedessen werden keine gleichen
Betriebsbedingungen für sämtliche Bürsten und alle Abschnitte der äußeren Umfangsfläche
des Schleifrings getährleistet, wodurch die Betriebssicherheit der Bürstenkontakteinrichtung
der elektrischen Maschine herabgesetzt wird.
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Zweitens muß zu den Nachteilen der bekannten Bauart aucb Ger Umstand
hinzugerechnet werden, daß die segmentartigen Zwischenlagen aus einem Werkstoff
hergestellt werden, der e menhUheren spezifischen elektrischen Widerstand im Vergleich
mit dem Werkstoff des Schleifrings aufweist, sowie daß an den Stoßstellen zwischen
den einzelnen Zwischenlagen elektrische Übergangskontaktwiderstände vorhanden sind.
Das führt bei großen Erregerströmen der elektrischen Maschine
zu
einer gewissen Erhöhung der Wärmeverluste aus der der Erregerwicklung zugeleiteten
Leistung.
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Drittens weist die bekannte Bauart der Stromzuführungsein richtung
eine gewisse Eompliziertheit der Fertigung und der Montage ihrer Elemente auf, da
zur Gewährleistung eines befriedigenden Betriebs dieser Konstruktion eine bestimmte
Anzahl von Zwischenlag mit unterschiedlicher Leitfähigkeit verwendet werden muß,
wobei die Lage jeder Zwischenlage genau mit Hilfe spezieller Befestigungselemente
fixiert werden soll. Dabei ist zum Erhalten eines Widerstandswerts der Übergangskontakte
dieser Zwischenlagen, der den vorgegebenen Wert nicht überschreitet, sowie zu dessen
Herabsetzung, was zur Verminderung der Zwischenlagenerwärmung beim Betrieb der elektrischen
Maschine nötig ist, eine Erhöhung der technologischen Anforderungen inbezug auf
die Feinheit und Genauigkeit der mechanischen Bearbeitung der kontaktierenden Zwischenlagenoberflächen
bei deren Herstellung und eine sorgfältige gegenseitige Anpassung der Zwischenlagen
bei der Montage der Einrichtung erforderlich.
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Und zuletzt, im Fall des Vorhandenseins in einer solchen Bauart von
längsgerichteten Lüftungskanälen in den erwähnten Ringen wird das Stromübertragungsvermögen
der Zwischenlagen und also auch die Effektivität deren Verwendung herabgesetzt,
da dabei an den Anordnungsstellen der Lüftungsöffnun gen der wirksame Querschnitt
der Stirnflächen des Schleifrings,
der Zwischenlagen und des Stromverteilungsring
vermindert wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe der Entwicklung einer
einfachen und betriebssicheren Stromsuführungseinrichtung für die Rotorwicklung
einer elektrischen Maschine zugrunde, in der die zusätzliche, den Schleifring mit
dem Stromverteilungsring elektrisch verbindende stromleitende Schicht ein erhöhtes
Stromübertragungsvermögen aufweist und eine ausreichend gleichmäßige Verteilung
des über den Schleifring zwischen den Bürsten der Bürstenkontakteinrichtung und
der mit der Rotorwicklung der elelLtrischen Maschine verbundenen Stromführungsschiene
fließenden Stroms gewährleistet.
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Zur Lösung der gestellten technischen Aufgabe ist eine Stromzuführungseinrichtung
für die Rotorwicklung einer elektrischen Maschine vorgeschlagen, die einen Schleifring
enthält, der zur Aufsetzung auf die Rotorwelle über eine Blektroisolierschicht und
zum Kontaktieren mit den Bürsten der Stromsammelschienen der Bursteskontakteinrichtung
der elektrischen Maschine bestimmt ist, wobei mindestens an einer Stirnfläche desselben
ein Stromverteilungsring angeordnet ist, an den die mit der ltotorwicklung e,lektrisch
verbundene StromSührungsschiene befestigt wird und der mit dem Schleifring über
eine zusätzliche, aus einem Werkstoff mit einem geringeren spezifischen elektrischen
Widerstand, als beim Werkstoff des Schleifrings, ausgeführte stromleitende Schicht
kontaktiert, dabei sind der Schleifring und der Stromverteilungsring mit durchlaufenden
Öffnungen
ausgeführt, die an einer Kreislinie dieser Ringe angebracht sind, einen gleichen
Durchmesser aufweisen und deren Längsachsen parallel den Längs achsen dieser Ringe
verlaufen, wobei jeder durchlaufenden Öffnung des einen Rings eine von den durchlaufenden
Öffnungen des anderen Rings entspricht, die mit der ersteren so gleichachsig angeordnet
sind, daß diese durchlaufenden Öffnungen einen einheitlichen Lüftungskanal ausbilden,
und dabei erfindungsgemäß die zusätzliche stromleitende Schicht an den Innenflächen
der Liiftungs kanäle angebracht ist.
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Der Vorteil der erfindung sg emäß en Stro mzufürung 5 e inric htung
für die Soborwicklung einer elektrischen Maschine besteht darin, daß u1 dieser eine
gleichmäßige Verteilung des über den Schleifring zwischen der Stromsammelschiene
an der Bürsten brücke der Bürstenkontakteinflchtung und der Stromschiene der Rotorwicklung
fließenden Stroms infolge des Durchflusses dieses Stroms durch den Werkstoff des
Schleifrings über Strompfade, die eine relativ geringe und ungefähr gleiche Länge
aufweisen, gewährleistet wird. Das wird durch den Umstand bedingt, daß die zusätzliche
stromleitende Schicht infolge deren Anordnung in den Lüftungskanälen eine bedeutende
Berührungsfläche mit dem Schleifring über die ganze Breite des letzteren aufweist
und der äußeren Umfangsfläche dieses Rings nahe liegt. Desgleichen infolge der Unterbringung
der zusätzlichen stromleitenden Schicht in mehreren Lüftungskanälen wird die Möglichkeit
einer :ErhUhung des Stromübertragungsver
mögens dieser Schicht
ohne VergröBerung und sogar mit einer gewissen Veringerung der geometrischen Abmessungen
der gesamten Einrichtung und außerdem eine gute Kühlung der Übergangskonbaktabschnitte
zwischen der zusätzlichen stromleitenden Schicht und dem Schleifring sowie zwischen
dieser Schicht und dem Stromverteilungsring gewährleistet.
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In folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines konkreten
Ausführungsbeispiels derselben und der beigelegten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt: Figur 1 einen Teil des Rotors der elektrischen Maschine mit der Stromzuführungseinrichtung
für die Rotorwicklung, im Längsschnitt; Figur 2 den auf die Rotorwelle einer elektrischen
Maschine aufgesetzten Schleifring der Stromzuführungseinrichtung im Querschnitt
nach der Linie 11-11 in Fig. 1; Figur 3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Stromzuführungseinrichtung
für die Rotorwicklung einer elektrischen Maschine im Längsschnitt' Es soll hervorgehoben
werden, daß die beigelegten Zeichnungen schematisch dargestellt sind und lediglich
für Illustrationszwecke der vorliegenden Erfindung ohne irgendwelche Begrenzungen
der Abmessungen der zu der Stromzuführungseinrichtung gehörenden Elemente, der Beziehungen
zwischen den Abmessungen dieser Elemente usw. dienen.
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Bei der Betrachtung der Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Isotor einer
elektrischen Maschine, und zwar der Rotor eines
leistungsfähigen
Turbogenerators, eine Welle 1 und eine auf dem Rotor angeordnete Erregerwicklung
2 enthält. Die Bürsten kontakteinrichtung dieses Generators enthält eine Stromzuführungseinrichtung
3 mit positiver Polarität und eine Stromzufihrungseinrichtung 4 mit negativer PolarltEt,
die für die Zuleitung des elektrischen Erregerstroms in die Rotorwicklung 2 dienen.
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Die Struusutuhrungseinrichtung 3 mit positiver Polarität enthält
einen Schleifring 5, der auf die Welle 1 des Rotors über eine Elektroisolierschicht
6 aufgesetzt und aus hochfestem Still ausgeführt ist. Rings -um die taussere Umfangsfläche
des Schleifrings 5 sind Bürsten 7 angeordnet. die mit dieser Oberfläche kontaktieren
und in die Bürstenhalter 8 der Stromsammelschienen 9 der Bürstenkontakteinrichtung
des Generators eingesetzt sind. In der Stirnfläche des Schleifrings 5 ist eine zylindrische
Vertiefung 10 ausgeführt, die koaxial zur Innenbohrung dieses Rings ausgedreht wird.
In der stirnseitigen zylindrischen Vertiefung 10 des Schleifrings 5 ist der Stromverteilungsring
11 angeordnet, der an die Oberflachen des Schleifrings 5 fest angedrückt ist und
mit diesen in Berührung steht. In den Körper des Stromverteilunsrings 11 wird eine
Stromführungsschiene 12 einmontiert, die an einer Stelle untergebracht ist, die
der Innenfläche dieses Rings naheliegt. In der Stromführungsschiene 12 sind zirei
Öffnungen 13 und 14 vorhanden, die über die Idnge dieser Schiene verlaufen und jede
von denen unter einer der in der Welle 1
des Rotors ausgeführten
Radialöffnungen 15 bzw, 16 angebracht ist. In die Offnungen 13, 15 und 14, 16, die
paarweise gleichachsig angeordnet sind, werden Stromführungsschrauben 17 bzw.
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18 eingesetzt, die an der Strom'führunsschiene 12 mit Hilfe von Befestigungsschiauben
19 befestigt sind. Auf die Stromführungsschrauben 17 und 18 sind elektroisolierende
Zwischen lagen 20 aufgesetzt, auf welche Befestigungsbügel 21 aufgelegt werden,
die an der Welle 1 mit Hilfe von (in der Zeichnung nicht dargestellten) Schrauben
befestigt sind und die die Stromführungsschrauben 17 und 18 gegen die durch die
Zentrifugalkräfte beim Betrieb des Generators hervorgerufenen Verschiebungen sichern.
Die Stromführungsschrauben 17 und 18 sind mit einer positiven Verbindungsschiene
22 mit Hilfe einer konischer Gewindeverbindung 23 verbunden. Die Verbindungsschiene
22 verbindet die Stroinführungsschrauben 17 und 18 mit der Stromableitungsscliiene
24 der Rotorwicklung 2, wobei die Stromableitungsschiene 24 mit der Verbindungsschiene
22 mit Hilfe einer Stromführungsschraube 25 mit konischem Gewinde verbunden ist.
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Im Schleifring 5 sind an einer Kreislinie mehrere durchlaufende zylindrische
Öffnungen 26 und im Stromverteilungsring an einer entsprechenden Kreislinie eine
gleiche Anzahl von durchlaufenden zylindrischen Öffnungen 27 ausgeführt, die einen
gleichen Durchmesser aufweisen und deren Längsachsen parallel den Längsachsen dieser
Ringe verlaufen. Dabei ist jede durchlaufende Öffnung 26 des Schleifrings 5 gleichachsig
mit einer von den durchlaufenden Öffnungen 27 des Stromverteilungsrings
11
so angeordnet, daß jedes Paar dieser Offnungen einen einheitlichen Iiüftungskanal
28 bildet. Die durchlaufenden Öffnungen 26 und 27 sind im Körper des Schleifrings
5 und im Körper des Stromverteilungsrings 11 an solchen Stellen ausgeführt, die
den äußeren Umfangsflächen dieser Ringe relativ nahe liegen, und werden an den entsprechenden
Ereislinien dieser Ringe in gleichen Abständen voneinander angebracht (Fig. 2).
An der Innenfläche jedes Lüftungskanals 28 (Fig. 1) ist eine zusätzliche stromleitende
Schicht 29 untergebracht, die in Form eines dünnwandigen Rohrs aus einem Werkstoff
ausgeführt wird, der einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand als der
verkstofî des Schleifrings 5 aufweist. Dabei steht die zusätzliche stromleitende
Schicht 29 in elektrischem Kontakt gleichzeitig sowohl mit dem Schleifring 5 als
auch mit dem Stromverteilungsring 11, wodurch sie die elektrische Verbindung des
Stromverteilungsrings 11 mit dem Schleifring 5 gewährleis tet.
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Zwischen den Stromzuführungseinrichtungen 3 und 4 ist ein Lüfter
30 angeordnet, der für die Luftufuhr in die Lüftungskanäle 28 zum Zweck einer Kühlung
des sich während des Betriebs des Turbogenerators erwärmenden Schleifrings 5 und
des Stromverteilungsrings li sowie der zusätzlichen stromleitenden Schicht 29 bestimmt
ist.
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Die Stromzuführungseinrichtung 4 mit negativer Polarität ist fast
identisch mit der Stromzuführungseinrichtung 3 mit posi tiver Polarität und besteht
aus gleichen Elementen, die mit
denselben Ziffern bezeichnet sind.
Der Unterschied besteht darin, daß die Stromführungsschrauben 17 und 18 der Stromzuführungseinrichtung
4 in eine negative Verbindungsschiene 71 eingeschraubt sind, die von der positiven
Verbindungsschiene 22 mit Hilfe einer :Elektroisolierschicht 32 abgetrennt ist.
Dabei ist die negative Verbindungsachiene 31 mit der Rotorwicklung 2 in gleicher
Weise und mit Hilfe der gleichen Elemente wie die positive Verbindungsschiene 22
verbunden.
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In dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die
Stromzuführungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung neben dem Stromverteilungsring
11 noch einen Stromverteilungsring 32, der an der anderen Stirnfläche des Schlei£-rings
5 in einer stirnseitigen zylindrischen Vertiefung 34 angeordnet ist. Der Stromverteilungsring
33 besitzt desgleichen mehrere an einer Kreislinie ausgeführte durchlaufende zylindrische
Offaungen 35, jede von denen einen Durchmesser hat, der den Durchmessern der durchlauf
enden Öffnungen 26 bzw. 27 des Sohleifrings 5 bzw. des Stromverteilungsrings 11
gleich ist, und gleichachsig mit einem Paar dieser Öffnungen angeordnet wird, wobei
sie desgleichen einen Teil eines der Lüftungskanäle 28 darstellt. In den Stromverteilungsrsg
33 ist eine mit der positiven Verbindurgsschiene mit Hilfe der Stromleitungsschraube
18 elektrisch verbundene Stromführungsschiene 36 einmontiert, dabei ist die Stromführungsschiene
12 des Stromverteilungsrings 11 mit dieser Schiene 22 nur mit
Hilfe
einer Stromführungsschraube 17 verbunden.
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Die Pertigung und Montage der erfindungsgemäßen Stromzuführungseinrichtung
für die Xotorwicklung eines leistungsSähigen iurbogenerators erfolgt folgenderweise:
Zunächst wird im Rohling fül den Schleifring 5 die stirnseitige zylindrische Vertiefung
10 ausgedreht und es werden nach der Bohrschablone die durchlaufenden zylindrischen
Öffnungen 26 ausgeführt. Dann wird in den Rohling für den Stromverteilungsring 11
die Stromführungsschiene 12 eingelötet und es werden desgleichen nach der Bohrschablone
die durchlaufenden zylindrischen Öffnungen dieses Rings ausgeführt. Danach wird
der Zusammenbau der Ringe durchgeftihrt, wozu in die stirnseitige Vertiefung 10
des Schleifrings 5 der Stromverteilungsring 11 eingesetzt wird, die durchlaufenden
Öffnungen 26 und 27 werden entsprechenderweise zusammengebracht, in die zusammengebrachten
Öffnungen werden die rohre der zusätzlichen Schicht 29 eingesetzt, wonach die angegebenen
Elemente zu einem einheitlichen Ganzen verbunden werden. Dabei werden die besten
Ergebnisse bei einer Verbindung der Elemente mit Hilfe der Explosionsschweißung
oder der hinwalzung unter Hochdruck mit Verwendung hydraulischer Sinric7ltungen
erreicht. Die Verwendung dieser Verbindungsver fahren gewährleistet eine hohe Adhäsionsgüte
verschiedenartiger Werkstoffe unter Beibehaltung der Eigenschaften der zu verbindenden
Werkstoffe und mit Ausbildung einer Übergangsschicht, in der diese Stoffe infolge
der Diffusion gleichmäßig verteilt
sind und die gute mechanische
und elektrische Kenndaten aufweist. Nach Abschluß des angegebenen technologischen
Vorgangs wird der Innendurchmesser der Sitzfläche der zusiitaengebauten Baugruppe
ausgedreht. Dann wird die Baugruppe bis auf eine gewisse vorgegebene Temperatur
vorgewärmt und auf die Btlektroisolierschicht G an der entsprechenden Stelle der
Rotorwelle 1 des Generators aufgesetzt, wodurch nach deren Abkühlung eine feste
mechanische Verbindung des Schleifrings 5 mit der Rotorwelle 1 gewährleistet wird.
Wenn die Temperatur der auf die Welle 1 aufgesetzten Einrichtung die Temperatur
des umgebenden Mediums erreicht hat, wird die Verbindung der Stromführungsschiene
12 mit der Verbindungsschiene 13 mit Hilfe der Stromführungsschrauben 17 und 18
sowie die nachfolgende Befestigung dieser Schrauben auf der Rotorwelle mit Hilfe
der Xlektrolsolierzwischenlagen 20 und der Bugel 21 ausgeführt.
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Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführingsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird nach dem Einsatz des Stromverteilungsrings 11 in die zylindrische
Vertiefung 10 des chleifrings 5 in die an der anderen Stirnfläche des Schleifrings
5 ausgeführte zylindrische Vertiefung 34 der Stromverteilungsring 33 mit den in
ihm nach dem oben beschriebenen Veriahren ausgebohrten durchlaufenden Öffnungen
eingesetzt, und danach wird der Verbindungsvorgang der Elemente der Stromzuführungseinrichtung
zu einem einheitlichen Ganzen durchgeführt.
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Der Schleifring 5 wird in beiden Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung aus Stahl ausgeführt, dessen Verwendung
die gehörige
Festigkeit dieses Rings gegenüber den bedeutenden, beim Betrieb des Generators entstehenden
Zentrifugalkräften sicherstellt.
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Außerdem muß der zur Herstellung dieses Rings verwendete Stahl eine
hohe Verschleißfestigkeit aufweisen. Der Stromverteilungsring 11 wird aus üblichem
elsktrotechnischen Kupfer gefertigt und die Rohre der zusätzlichen stromleitenden
Schicht 29 können entweder aus elektrotechnischem Kupfer oder aus gewissen Legierungen
auf Kupferbasis hergestellt werden, deren Verwendung eine maximal wirksame Adhäsion
der Rohroberflächen der zusätzlichen Schicht 29 mit den i;jerkstoffen des Schleifrings
5 und des Stromverteilungsrings 11 bei einem erforderlichen Stromübertragungsvermögen
dieser Schicht gewährleistet. Die Rohrwände der zusätzlichen stromleitenden Schicht
29 können eine verschiedene Stärke haben, die durch unterschledliche konstruktionsmäßige
Binflußgrößen, durch die Leistung des Turbogenerators, die Kühlbedingungen der Stromzuführung
5 einrichtung usw. bestimmt wird. So z.B. beträgt in einem Turbogenerator mit einer
Leistung in der Größenordnung von 200 Megawatt, einem Elrregerstrom von etwa 2.600
Ampere und einem Sitzdurchmesser der Schleifringe 5 von 300 Millimeter die Wandstärke
des aus Kupfer gefertigten Rohrs der zusätzlichen Schicht 29 bei einer Stromdichte
in dieser Schicht von 2 A/mm2 höchstens zwei Millimeter.
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Die erfindungsgemäße Stromzuführungseinrichtung wirkt folgenderweise:
Die
Wirkung der Einrichtung wird am Beispiel der Stromzuführungseinrichtung 3 mit positiver
Polarität (Fig. 1) beschrieben. Bei der Zuleitung des Erregerstroms des Generators
gelangt der elektrische Strom an die Stromsammelschienen 9 der BtfrtenkontaIteinrichtung
des Generators und wird dann über die Bürsten 7 verteilt, die in mehreren, Reihen
angeordnet (in der Zeichnung sind der Einfachheit halber nur zwei solche Reihen
dargestellt) und in jeder Reihe gleichmäßig über die Umfangsläne des Schleifrings
5 verteilt sind. Dabei fließt der elektrische Strafe von jeder Bürste 7 in den Oberflächenabschnitt
des Schleifrings 5 und weiter in den Körper des Rings.
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Die Stromlinien von jeder Firste 7 zu der zusätzlichen Schicht 29,
die aous einem Werkstoff mlt besserer Leitfähigkeit als beim Werkstoff des Schleifrings
5 ausgeführt ist, vellauSen über Teile des Körpers des Schleifrings 5, die einen
minimalen elektrischen Widerstand aufweisen, d.h. über die kürzesten, radial von
der Oberfläche dieses Rings zur Oberfläche der zusätzlichen Schicht 29 gerichtete
Strompfade.
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Da bei den leistungsfähigen Turbogeneratoren mit Leistungen von 200
bis 800 Megawatt die Erregerströme Werte in der Größenordnung von 2.000 bis 6.000
Ampere erreichen, so wird zwecks wirksamer Kühlung der Schleifringe 5, die von Strömen
dieser Größe durchflossen werden, eine große Anzahl von gleichmäßig über die Umfangslänge
des Rings verteilter Lüftungskanäle 28 ausgeführt. Die Anzahl der Rohre der zusätzlichen
stromleitenden Schicht 29 ist also auch genügend groß und sie sind desgleichen gleichmäßig
über den Umfang des SchleiSrings 5
verteilt. Bei den angegebenen
Werten der hrregerströme eines Generators betrags die Anzahl der mit der äußeren
Umfangsfläche des Schleifrings 5 kontaktierenden Bürsten 7 mehrere zehn und ihre
Anordnungsdichte ist genügend groß. Deshalb werden für jede Bürste 7 einer reihe
die längen der Strompfade für den Stromdurchfluß von der äußeren Umfangsfläche des
Schleifrings 5 bis zu den Außenflächen der Rohre der zusätzlichen ochicht 29 praktisch
gleich sein, ebenso wie auch für die in verschiedenen Reihen liegenden Bürsten 7.
Infolgedessen wird der elektrische widerstand der Abschnitte zwischen den Außenflächen
des Schleifrings 5 und der Rohre der zusätzlichen Schicht 29 gegen den von Jeder
Bürste 7 zufließenden Strom praktisch gleich sein, wodurch auch die Stromverteilung
über den Umfang des Schleifrings 5 praktisch gleichmäßig ist. Und weil die Stromverteilung
über den Umfang des Schleifrings 5 für jede Reihe der Bürsten 7 gleichmäßig ist,
so ist auch ausreichend gleichmäßig die Stromverteilung über die Breite dieses Rings.
Dabei übt die Übergangs- oder Verbindungsschicht zwischen dem Schleifring 5 und
den Rohren der zusätzlichen stromleitenden Schicht 29 keinen wesentlichen Einfluß
auf die Wirkung der Stromzuführungseinrichtung aus, da der elektrische widerstand
dieser Schicht einen Wert aufweist, der der elektrischen Leitfähigeit des Werkstoffs
der zusätzlichen Schicht 29 nahe liegt, was durch die Verwendung der oben beschriebenen
technologischen Verbindungsverfahren bedingt ist, die gute elektrische Kenndaten
der Verbindungsschicht gewährleisten.
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Aus den Rohren der zusätzlichen Schicht 29 fließt der Strom weiter
in den Bereich mit einem geringeren elektrischen Widerstand, und zwar In den stirnseitigen
Stromverteilungsring 11, dessen geringerer Widerstand durch seine viel größere ßchnittsfläche
an der Kontaktstelle mit dem Rohr im Vergleich mit der Schnittsfläche eines Rohrs
der zusätzlichen Schicht 29 bedingt ist. Der von sämtlichen Rohren der zusätzlichen
Schicht 29 zufließende Strom wird im Stromverteilungsring 11 summiert und fließt
in die Stromführungsschiene 12 und weiter über die Stromführungsschrauben 17 und
18, die Verbindungsschiene 22, die Stromführungsschraube 25 und die Stromableitungsschiene
24 in die Erregungswicklung 2 auf dem Rotor.
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In ähnlicher Weise wirkt auch die Stromzuführungseinrichtung 4 mit
negativer Polarität, in der jedoch der elektrische Strom in umgekehrter Richtung
fließt.
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Bei dem der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Stromzuführungseinrichtung
gelangt der von den Bürsten 7 über den Schleifring 5 zu den Rohren der zusätzlichen
Schicht 29 fließende Strom weiterhin durch diese Rohre nicht nur in den Stromverteilungsring
11 sondern auch in den Stromverteilungsring 33, wo die Ströme von sämtlichen Rohren
auch summiert werden und über die Stromführungsschien 36 und die Stromführunsschraube
19 der Verbindungsschiene 22 zufließen.
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In der Verbindungsschiene 22 werden die derselben von den Stromführungsschienen
12 und 36 zufließenden Ströme addiert und gelangen desgleichen über die Stromfiihrungsschraube
25 und die Stromableitungsschiene 24 in die Erregerwicklung 2 auf dem Rotor.
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Bei der in der Fig. 3 dargestellten Stromzuführungsein richtung wird
der durch den Schleifring 5 fließende elektrische Strom in gewissem Maß gleichmäßiger
über die Breite dieses Rings verteilt. Diese Bauart ist in den Fällen anwendbar,
wenn es erforderlich ist, die Zusammenstellung der Stromzufuhrungseinrichtungen
3 und 4 der Bürstenkontakteinrichtung des Generators mit einem minimalen Abstand
zwischen den Schleifringen 5 auszuführen, wozu es nötig ist, die Länge der Stromführungsschiene
12 zu verkürzen und eine von den Stromfiihrungsschrauben 17 und 18 an der anderen
Seite des Schleifrings 5 anzuordnen, oder auch wenn es entsprechend den Festigkeitsverhältnissen
für die Rotorwelle 1 bei der vorgegebenen Dichte des durch die Schrauben 17 und
18 fließenden Stroms unmöglich ist, in dieser Welle zwei zueinander naheliegenden
Öffnungen 15 und 16, in denen diese Schrauben angeordnet werden, auszuführen.
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Die Verwendung der erfindungsgemäßen Stromzuführungsein richtung
in leistungsfähigen schnellau9enden Turbogenerat 0-ren, in denen die SchleiSringe
5 hohen mechanischen und elektrischen Beanspruchungen ausgesetzt; sind, gewährleistet
infolge der gleichmäßigen Verteilung des diesen Ring durchfließenden Stroms und
der guten Kühlbedingungen der Übergangskontakte zwischen der zusätzlichen stromleitenden
Schicht 29 und dem Schleifring 5 sowie dem Stromverteilungsring 11 gleiche Betriebsbedingungen
sämtlicher Bürsten 7 und des Schleifrings 5 über seine ganze Breite. Das vermeidet
einen
ungleichmäßigen Verschleiß derselben und es wird dadurch
eine Erhöhung der Betriebssicherheit der 3iirstenkontakteinrichtung des Generators
und eine Verlängerung seiner Dauerbetrie bszeit gewährleistet.
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Die Bauart der erfindungsgemäßen StromæufUhrun8seinrichtung weist
eine gewisse Einfachheit auf, da die zusätzliche stromleitende Schicht 29 gleichzeitig
die Funktion von Befestigungselementen ausübt, und es werden keine speziellen Elemente
zur Befestigung dieser Schicht selbst und des Stromverteilungsrings 11 am Schleifring
5 benötigt, Die erfindungsgemäße Stromzuführung 5 einrichtung ist einfach und bequem
in Herstellung und Montage und gestattet die untorennbare Verbindung der zusätzlichen
stromleitenden Schicht 29 mit dem Schleifring 5 und dem Stromverteilungsring 11
mittels solcher hochwirkungsvoller Verfahren wie Explosionsschweißung oder Einwalzung
unter Hochdruck mit Verwendung von hydraulischen Einrichtungen.
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Alles das ermöglicht bei der Fertigung der Einrichtung die Anpassung
der Elemente auszuschalten und die für deren Montage erforderliche Zeit zu verringern.