Zur Optimierung der Wickelkopfabsteifung von Hochspannungsmaschinen

Übersicht Die Kräfte auf die Spulenseiten im Wickelkopf werden mit Hilfe des Bio-Savartschen Gesetzes berechnet und in ihre tangentialen und radialen Komponenten zerlegt. Es zeigt sich, daß je nach Wicklungsauslegung (Sehnung, Strangverschachtelung) und Schalthandlung (dreipolig oder zweipolig) unterschiedlich große Beanspruchungen entstehen. Die Kraftverteilung ändert sich in axialer und in Umfangsrichtung, in der sie sich 2p-mal wiederholt. Aus den Maximalkräften wird eine fiktive worst case-Spule definiert, die den Absteifungsmaßnahmen zugrunde gelegt wird. Als Optimierungskriterium gilt, mit einer möglichst kleinen Zahl von Absteifungselementen Netzumschaltungen mit möglichst großen Luftdurchtrittsquerschnitt zu erreichen, ohne daß an irgendeiner Stelle die zulässige Biegebeanspruchung oder die zulässige Durchbiegung der Spulenschenkel überschritten werden. Das Optimierungsprogramm wird an Beispielmaschinen mit Spulen, die nach unterschiedlichen Fertigungstechnologien hergestellt sind, demonstriert.

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About the optimization of the end-winding support of h.v. machines

Contents The forces acting on the coil sides in the overhang are calculated by using the law of Biot-Savart and are splitted up into their tangential and radial components. It is shown that the stresses depend on the design features (chording, imbricating) of the winding and the switching operation (three-phase or two-phase). The force-density changes in circumferential direction with 2p repetitions and in axial direction. A worst-case coil is defined by butting the maximum force-densities side by side and the bracing is based on the stresses on this fictitious coil. The winding support is optimized, if the withstand-level in case of system transfer is maximum by using the minimum number of supporting elements (maximum rate of cooling-air flow) without exceeding the permissible figures of bending strain or bending stress at any point. The computer program is illustrated by examples of machines containing windings which are fabricated by different technologies (resin rich respectively vacuum impregnated).