2 Mechanische und elektrische Ausführung

2.1 Allgemeiner Aufbau

Die Generatoren bestehen aus einer Innenpol-Hauptmaschine mit Schenkelpol- oder Vollpolläufer, einer Außenpol-Erregermaschine zur Übertragung der Erregerleistung und der Erregereinrichtung. Zur Umformung des aus dem Erregermaschinenanker kommenden Drehstromes dient ein auf der N-Seite an der Welle montierter rotierender Gleichrichtersatz. Das Gehäuse besteht aus dem Ständer, den Lagerschilden und einer Haube zur Abdeckung der an der N-Seite angebauten Erregereinrichtung. Der Klemmenkasten ist in Normalausführung oben angeordnet.

2.2 Bauformen

Die Bauformen werden durch Kurzzeichen nach IEC 60034 Teil 7 / DIN EN 60034-7 gekennzeichnet. Das AEM-Programm umfasst die Bauformen nach Tabelle 1. Andere Bauformen sind zu vereinbaren.

Tabelle 1 - Bauformen
Symbolische Darstellung	Bauform Kurzzeichen	Erläuterung
	IM B3 (B3) IM 1001	Zweilagerausführung mit untenliegenden Füßen und einem zylindrischen Wellenende
	IM B20 (B20) IM 1101	wie vorstehend; jedoch hochgezogene Füße
	IM B35 (B3/B5) IM 2001	Zweilagerausführung mit untenliegenden Füßen, Flansch am D-Lagerschild und einem zylindrischen Wellenende
	IM B25 (B20/B5) IM 2401	wie vorstehend; jedoch hochgezogene Füße
	IM B34 (B3/B14) IM 2101	Zweilagerausführung mit untenliegenden Füßen, Flansch am D-Lagerschild und einem zylindrischen Wellenende (Flansch von der Rückseite nicht zugänglich)
	IM B24 (B20/B14)	wie vorstehend; jedoch hochgezogene Füße
	B16/B5	Einlagerausführung mit hochgezogenen Füßen, Flansch am D-Lagerschild und Flanschwellenende bzw. Kuppelscheibe
	B2/B5 B15/B5	wie vorstehend; jedoch untenliegende Füße
	IM B16 (B16) IM 1305	Einlagerausführung mit hochgezogenen Füßen und einem Flanschwellenende
	(B15) IM 1205	wie vorstehend; jedoch untenliegende Füße
	IM V1 (V1) IM 3011	Zweilagerausführung für Vertikaleinsatz und Flansch am D-Lagerschild
	(C2) IM 6010	Zweilagerausführung mit untenliegenden Füßen und einem Außenstehlager und Grundplatte

2.3 Antrieb und Kupplung

Da zum überwiegenden Teil als Antrieb der Generatoren Kolbenkraftmaschinen eingesetzt werden, wird der Einsatz von hochdrehelastischen Kupplungen empfohlen, deren Dimensionierung nach den dauernd auftretenden Wechselmomenten und dem möglichen Kurzschlussdrehmoment erfolgen sollte. Eine Drehschwingungsrechnung wird empfohlen. Bei anderen Antrieben sind mindestens elastische Kupplungen einzusetzen. Bei starr gekuppelten Einlager-Generatoren oder Verbindung mittels Kuppelscheibe ist eine Drehschwingungsrechnung unerlässlich. Die dazu erforderlichen Generatordaten, Trägheitsmomente und Wellenabmessungen sind zu erfragen.
Wenn Riemenantrieb erfolgen soll, ist zur Dimensionierung der Welle und des Lagers Anfrage erforderlich.

2.4 Schutzarten

Die Schutzart der Standardausführung entspricht IP 23 nach IEC 60034 Teil 5/DIN EN 60034-5. Ein erhöhter Schutz gegen Öldämpfe und Staub ist durch Einsatz von Filtern am Lufteintritt möglich. Die Schutzart IP 43 wird durch spezielle Filter auf der D-Seite und N-Seite realisiert. Für die Schutzart IP 44 werden zwei Varianten angeboten:

• Realisierung durch D- und N-seitigen Rohranschluss. Die Kühlluft wird aus einem staubfreien Raum zugeführt.
• Der Generator hat einen vollständig geschlossenen inneren Kühlkreislauf. Die Kühlluft wird durch äußere Medien rückgekühlt (siehe Tabelle 2 - Kühlarten).

Ein erhöhter Staubschutz IP 54 ist durch zusätzliche Lagerabdichtungen realisierbar. Abweichende Schutzarten sind zu vereinbaren.

Tabelle 2 - Kühlarten mit Bezeichnung nach IEC 60034 Teil 6 (DIN EN 60034-6), Kurzform in Klammern
	IC 0A1 (IC 01) Standardausführung Eigenkühlung
	IC 8A1 W7 (IC 81W) Luft-Wasser-Kühlung
	IC 6A1 A6 (IC 616) Luft-Luft-Kühlung
	IC 3A1 (IC 31) Eigenkühlung mit Rohranschluss

2.5 Kühlung

Die üblichen Kühlarten für AEM-Generatoren sind in Tabelle 2 dargestellt. Die Kühlart der Standardausführung entspricht IC 01 nach IEC 60034 Teil 6 / DIN EN 60034-6 mit Innenkühlung und Eigenbelüftung. Bei sekundären Kühlkreisläufen sind die Parameter für das Kühlmedium (Temperatur, Menge, Druck, abzuführende Verluste) zu vereinbaren. Bei Luft-Wasser-Kühlern kann im Allgemeinen durch die Kühlerdimensionierung die Bemessungsleistung beibehalten werden. Mögliche Abweichungen sind zu vereinbaren. Bei Luft-Luft-Kühlern ist durch die Temperaturdifferenz von Innen- und Außenkreis eine Leistungsreduzierung von ca. 25 % zu erwarten. Der genaue Wert ist zu vereinbaren. Bei Ausfall des Sekundärkühlkreises ist ein eigenbelüfteter Notbetrieb mit reduzierter Leistung (ca. 80 % P_N) möglich. Der Notbetrieb und die Leistung im Notbetrieb sind zu vereinbaren.

2.6 Ständer

Das Ständergehäuse wird je nach Baugröße und Bauform als Schweiß- oder Gusskonstruktion ausgeführt. Innen angeordnete Längsrippen nehmen das Blechpaket auf. Die Füße sind entweder mit dem Gehäuse verschweißt, angegossen oder werden an dafür vorgesehene Seitenflächen angeschraubt. Das D-Lagerschild (antriebsseitig) ist normalerweise eine Gusskonstruktion, an die SAE-Flansche der Standardgrößen angegossen sind oder angeschraubt werden können. Zusätzlich sind Adapterringe für Anpasszwecke vorgesehen. Speziallagerschilde z B. für V1-Ausführung oder Flanschausführung ohne Füße werden geschweißt. Für das N-Lagerschild wird ebenfalls eine Gussausführung verwendet. Es nimmt neben dem Lager den Ständer der Erregermaschine (innen) und die Erregereinrichtung (außen) auf. Die Ständerwicklungen bestehen aus Rund- oder Flachdraht mit Temperaturindex 210. Zur Isolierung werden mehrschichtige Flächenisolierstoffe der Wärmeklasse F eingesetzt. In Verbindung mit der Harzimprägnierung ergibt sich höchste mechanische, elektrische und klimatische Beständigkeit, die den Einsatz der Generatoren in allen Klimagebieten und an Bord von Schiffen gestattet. Auf Anfrage sind Isolierung nach Wärmeklasse H oder Sonderausführungen z.B. gegen chemisch aggressive Medien möglich.

2.7 Läufer

Die geblechten Läufer werden als Schenkelpolläufer oder als Vollpolläufer ausgeführt. Alle Läufer haben eine geschlossene Dämpferwicklung, um die Anforderungen beim Parallelbetrieb zu erfüllen und Oberwellen bei Stromrichterlast optimal zu dämpfen. Die Erregerwicklung aus Rund- bzw. Flachdraht (Temperaturindex 210) entspricht der Wärmeklasse F oder nach Vereinbarung der Klasse H. Gegen das Eisen werden die Spulen durch mehrschichtige Flächenisolierstoffe isoliert und gegeneinander mechanisch abgestützt. Zusätzlich werden die Wickelköpfe mit Bandagen versehen und der gesamte Läufer harzimprägniert. Zwischen Erregerwicklung und N-Lager ist der Anker der Erregermaschine mit der Drehstromwicklung (3) (Bild 1) angeordnet. Außerhalb des Ständers ist der rotierende Gleichrichtersatz (5) (Bild 1) zusammen mit einem Überspannungsbegrenzer montiert. Für die Massenträgheitsmomente des gesamten rotierenden Teiles (ohne Kupplung) gelten die Werte nach den Maßübersichten in Abschnitt 8.3. mit einer Toleranz von 10 % nach DIN EN 60034-1. Die Maße der Wellenenden in Normalausführung sind aus den Maßtabellen zu entnehmen. Davon abweichende Wellenenden und Ausführungen mit zweitem Wellenende sind gesondert zu vereinbaren. Die Läufer sind mit eingesetzter halber Passfeder nach DIN ISO 1940 in Gütestufe G 6,3 und bei Sonderforderungen in G 2,5 dynamisch ausgewuchtet. Sie werden mit 1,2 x n_N geschleudert. Die Läufer der 4-poligen Generatoren sind grundsätzlich für 60-Hz-Betrieb dimensioniert, die übrigen werden bei Bedarf so ausgeführt. Höhere Schleuderdrehzahlen (z.B. Durchgangsdrehzahlen für Wasserkraftanlagen) sind zu vereinbaren.

2.8 Lager

In der Standardausführung sind die Generatoren bis Baugröße 250 mit dauergeschmierten Wälzlagern ausgerüstet. Auf Wunsch können die Lager auch eine Nachschmiereinrichtung mit Fettmengenregelung erhalten. Ab Baugröße 315 sind Nachschmiereinrichtungen auf der D- und N-Seite Standard.
Zum Einsatz kommen vorgespannte Rillenkugellager, bei den größeren Achshöhen auf der D-Seite auch Zylinderrollenlager und auf der N-Seite je nach Belastung Rillenkugellager oder Doppellagerung mit Rillenkugel- und Zylinderrollenlager (vorgespannte Rillenkugellager bei diesen Achshöhen nach Vereinbarung). Bei speziellen Forderungen wie erhöhte Lebensdauer, Riementrieb, Vertikaleinbau, besondere Radial- oder Axialkräfte werden die Generatoren mit Sonderlagerung ausgeführt. Ab Baugröße 400 ist der Einbau von Gleitlagern möglich.
Für den Transport wird zur Sicherung von Zylinderrollenlagern der Läufer arretiert. Diese Sicherung ist vor Inbetriebnahme des Generators unbedingt zu lösen!
Zur Temperaturüberwachung können Pt100-Einschraubmessfühler oder PTC-Messfühler eingebaut werden. Das Auslösegerät kann nach Vereinbarung mitgeliefert werden.

2.9 Klemmenkasten und Anschlüsse

Der Klemmenkasten ist normalerweise auf dem Ständerrücken angeordnet und enthält die Anschlüsse der Ständerwicklung und alle für Generatorbetrieb und -überwachung erforderlichen Zusatzklemmen. Für den Kundenanschluss sind wasserdichte Kabelverschraubungen vorgesehen, deren Anzahl und Abmessungen zu vereinbaren sind. Andere Kabel- oder Schieneneinführungssysteme sind zu vereinbaren.
Der Klemmenkasten oben kann um 180° gedreht werden. Die Ständerwicklung ist in der Standardausführung in Sternschaltung mit herausgeführtem Sternpunkt ausgeführt. Die Ausführung mit 6 Klemmen (aufgelöster Sternpunkt) ist gesondert zu bestellen.

2.10 Klemmenfolge und Drehrichtung

Bei Antriebsdrehrichtung rechts (im Uhrzeigersinn, auf das Wellenende gesehen) entspricht nach DIN EN 60034-8 die zeitliche Phasenfolge der Klemmenfolge U-V-W. Bei Drehrichtungsumkehr ändert sich die Phasenfolge. Die Antriebsdrehrichtung links mit Phasenfolge U-V-W ist möglich und bei Bestellung anzugeben. Eine nachträgliche Drehrichtungsumkehr erfordert eine Umschaltung an der Erregereinrichtung und bei Generatoren mit drehrichtungsabhängigen Lüftern einen Lüfterwechsel.

2.11 Sternpunktverbindung

Der Sternpunktleiter der Generatoren ist mit Rücksicht auf Schieflast reichlich dimensioniert. Bei Verbindung des Generator-Sternpunktes mit dem Sternpunkt anderer Generatoren oder des Netzes kann im Sternpunktleiter ein Ausgleichsstrom mit überwiegend dreifacher Netzfrequenz auftreten. Dieser Strom sollte bei allen Lastzuständen nicht größer als etwa 40 % des Generatornennstromes sein. Der Ausgleichsstrom kann durch eine Drossel im Sternpunktleiter oder durch besondere Wicklungsausführung (2/3-Sehnung) begrenzt werden (Vereinbarung erforderlich).

2.12 Erregereinrichtung

Zur Erregung der Generatoren werden je nach Baugröße und Einsatzzweck zwei Systeme verwendet:

2.12.1 Kompoundierungssystem (Typen SE)

Die durch die Remanenz der Eisenwege in der Ständerwicklung (1) (siehe Bild 1) des Generators erzeugte Spannung bewirkt, dass ein kleiner Strom durch die Ständerwicklung (4) der Erregermaschine fließt und den Selbsterregungsvorgang einleitet. Die Drossel (6) gewährleistet, dass sich der Generator bei Nenndrehzahl nur bis zur 1,1fachen Nennspannung erregt. Durch den Stromtransformator (7) wird bei Belastung des Generators ein lastabhängiger Zusatzerregerstrom aufgebracht (Booster-Effekt), der sich zum Drosselstrom addiert. Dieser Erregerwechselstrom gelangt nach Gleichrichtung im stationären Gleichrichtersatz (8) zur Ständerwicklung (4) der Erregermaschine.
Ein elektronischer Spannungsregler (9) der Reihe R10 schaltet beim Überschreiten der Generatornennspannung periodisch den Absetzwiderstand (10) ein, der parallel zur Erregerständerwicklung liegt. Dadurch wird der effektive, die Ständerwicklung (4) der Erregermaschine durchfließende Strom auf einen Wert begrenzt, der zur Einhaltung der mit dem Sollwerteinsteller vorgegebenen Klemmenspannung erforderlich ist.

Bild 1 - Kompoundierung mit elektronischem Spannungsregler

Ständerwicklung Rotorwicklung Rotorwicklung der Erregermaschine Ständerwicklung der Erregermaschine rotierender Gleichrichtersatz Luftspaltdrossel Stromtransformator stationärer Gleichrichtersatz elektronischer Spannungsregler R10 Absetzwiderstand Statikstromwandler Erregung Entregung Notbetrieb Ausgleichsleitung Sollwerteinsteller Brücke für cosφ-Betrieb Spannung Statik Stabilität cosφ (nur bei cosφ-Regler)

2.12.2 Direktregelung (Typen SH)

Diese Erregereinrichtungen (siehe Bild 2) bestehen aus:

• Hilfswicklungen (1a)
• Elektronischer Spannungsregler (9)

Die Selbsterregung beruht auf der Remanenz der Eisenwege und zusätzlicher Dauermagnete im Erregerständer (4). In den Hilfswicklungen, die nach einem speziellen Wickelschema mit in die Ständernuten eingelegt sind, wird eine Spannung induziert. Diese Spannung wird in einem Regler (9) der Reihe R9 gleichgerichtet und geregelt der Ständerwicklung der Erregermaschine zugeführt. Die Hilfswicklungen sind so ausgelegt, dass für alle möglichen Betriebsfälle ein Erregerüberschuss (Deckenspannung) vorhanden ist. In dem Regler wird die Spannung soweit abgeregelt, dass ein Erregerstrom fließt, der genau die gewünschte Klemmenspannung erzeugt.

Bild 2 - Direktregelung mit Hilfswicklung im Ständer
	1. Ständerwicklung   1a. Hilfswicklung   2. Rotorwicklung   3. Rotorwicklung der Erregermaschine   4. Ständerwicklung der Erregermaschine   5. rotierender Gleichrichtersatz   9. elektronischer Spannungsregler R9   11. Statikstromwandler Entregung Sollwerteinsteller Brücke für cosφ-Betrieb Spannung Statik Stabilität U/f fKnick cosφ (nur bei cosφ-Regler)

2.12.3 Kompoundierungssystem für Mittelspannung (Typen SEH)

Bei Generatorspannungen von mehr als 1 kV wird ein modifiziertes Erregersystem mit Kompoundierung eingesetzt (siehe Bild 3). Zur Potentialtrennung und Spannungsanpassung wird ein zusätzlicher Transformator (12) eingebaut. Außerdem wird potentialgetrennt in den Ständer eine Niederspannungshilfswicklung (1a) eingelegt, die den für die Erregereinrichtung erforderlichen Drosselstrom liefert. Damit entspricht die gesamte Funktion der Niederspannungseinrichtung "SE" (siehe 2.12.1) ebenso wie das gesamte Betriebsverhalten.

Bild 3 - Kompoundierung für Mittelspannungsgeneratoren

1. Ständerwicklung   1a. Hilfswicklung   2. Rotorwicklung   3. Rotorwicklung der Erregermaschine   4. Ständerwicklung der Erregermaschine   5. rotierender Gleichrichtersatz   6. Luftspaltdrossel   7. Stromtransformator   8. stationärer Gleichrichtersatz   9. elektronischer Spannungsregler R10   10. Absetzwiderstand   11. Statikstromwandler   12. Spannungswandler Erregung Entregung Notbetrieb Ausgleichsleitung Sollwerteinsteller Brücke für cosφ-Betrieb Spannung Statik Stabilität cosφ (nur bei cosφ-Regler)