Fit für die nächsten Jahrzehnte!

Vogelsang Elektromotoren GmbH übernimmt Neuwicklung eines 70 Jahre alten Wasserkraftgenerators

Einen 70 Jahre alten Wasserkraftgenerator neu zu wickeln, ist eine eher ungewöhnlichere Aufgabe, deren erfolgreiche Erledigung zeigt, dass Neuwicklungen auch so alter Maschinen durchaus wirtschaftlich effizient sind. Die Vogelsang Elektromotoren GmbH erreichte diesen Effekt durch die Umrechnung der alten Wicklungsart in eine moderne Wicklung. Auch der Blechpaketabschnitt wurde neu berechnet. Im Ergebnis hat der Auftraggeber einen Generator, der für die kommenden Jahrzehnte sauberen Strom produzieren kann.

Der Wasserkraftgenerator aus dem Jahr 1927, an dem die Vogelsang Elektromotoren GmbH eine Neuwicklung sowohl des Stators, als auch des Rotors vornehmen sollte, hat „nur“ eine Leistung von 1750 kVA, dabei aber aufgrund der Drehzahl von 750 1/min einen Durchmesser von knapp 4 Metern. Der Generator hat gemäß seiner Bauform (D6) zwei Stehlager, einen Stator mit Füßen sowie einen Rotor mit Kupplungsflansch.

Neue Wicklung auf alte Art
Die vorgefundene Wicklung des Generators als Steckspulenmaschine ist eine zur damaligen Zeit gängige Art der Ausführung, jedoch heute nicht mehr zeitgemäß. Da aber die Herstellung, besonders das Einbauen der Wicklung in den Stator, sehr arbeits- und damit kostenintensiv ist, galt es, eine Möglichkeit zu finden, die alte Wicklungsart in eine moderne Wicklung umzurechnen. Dazu war es auch notwendig, den Blechpaketschnitt umzurechnen.

Als erstes wurden die Bauteile vor Ort aus dem Kraftwerksgebäude  ausgebaut und ins Werk nach Bochum transportiert. Dies war umso schwieriger, als das Gebäude unter Denkmalschutz steht.
Um die konstruktiven Vorgaben für die Neuberechnung zu gewinnen, haben die Fachleute in der Bochumer Werkshalle eine genaue Maßaufnahme durchgeführt. Auf Basis der so gewonnenen Daten und Informationen wurde der Blechschnitt festgelegt und die neue Wicklung ausgelegt.
Im nächsten Schritt wurden die alten Bleche aus dem Statorgehäuse ausgebaut und das Gehäuse zur Aufnahme des neuen Blechpakets vorbereitet. Um die Herstellungskosten für das Blechpaket zu optimieren, haben die Fachleute beim Einbau des neuen Blechpakets in Segmenten gearbeitet, die geschachtelt ins Gehäuse eingebaut wurden.
Nach Fertigstellung des Statorblechpakets wurden die in der Bochumer Werkstatt angefertigten Spulen eingebaut, geschaltet, verkeilt und die Wickelköpfe festgelegt. Da die Größe des Blechpakets keine VPI-Wicklung zuließ, wurde eine Resin Rich-Wicklung eingebaut.
Grundsätzlich sind bei der Vogelsang Elektromotoren beide Verfahren möglich: in der eigenen VPI (Vakuum Pressure Impregnation)-Anlage mit Tränkbehälterabmessungen von 3700 mm im Durchmesser und einer Höhe von 4500 mm, können Hochspannungs-wicklungen im Werk realisiert werden. Neben den in VPI-Technologie hergestellten Wicklungen stellt Vogelsang Elektromotoren weiterhin auch Wicklungen im Resin-Rich-Verfahren her. Hauptunterschied der Technologien ist der Aufbau und die Herstellung des eigentlichen Isoliersystems der Spulen. Während das VPI-System erst nach der Tränkung und nach dem Aushärten der Wicklung im Umluftofen fertig ist, stellt der separat unter Temperatur und Druck ausgehärtete Schenkel der Resin-Rich-Spule bereits vor dem Einbau in den Stator ein funktionierendes und prüfbares Isolationssystem dar.
Nach Tränkung und Aushärtung wurde der Stator im Prüffeld abschlussgeprüft, zum Versand und für die Re-Montage vorbereitet.

Neuisolierung der Rotorspulen
Parallel zu den Arbeiten am Stator wurden die Rotorspulen neu isoliert, was nach Jahren des Betriebs notwendig geworden war. Dabei wurden die alten Spulen wiederverwendet, und mit modernster Isoliertechnik lagenweise isoliert. Die komplette Spulen wurden VPI getränkt und auf die Polkerne montiert.
Nach dem Aufsetzen auf den vorbereiteten Rotor wurden die Schleifringe aufgebaut und die Schaltung komplettiert. Der Rotor wurde mit Betriebsdrehzahl gewuchtet und zusammen mit dem Stator  zum Einbauort verbracht.

Fazit
Mit dieser konstruktiven Arbeit wurden 3 Dinge erreicht.

1. Die neu hergestellte Wicklung ist günstiger in der Herstellung als die vor 70 Jahren übliche Wicklungsform als Steckspulenwicklung.
2. Die Leistungsreserven des Generators wurden erhöht.
3. Es wurden keine Umbauten im Kraftwerk vor Ort nötig, da die „moderne Maschine“ 1:1 in das alte Gehäuse eingebaut werden konnte.

Die Betreiber waren von dem deutlich kostengünstigeren Vorgehen überzeugt und mit der Abwicklung der Arbeiten sowie mit der Konstruktionstiefe der Bochumer Werkstätten äußerst zufrieden.
Die Inbetriebnahme erfolgte pünktlich zu Beginn der wasserreichen Zeit Anfang November – von nun an kann die Maschinen für die kommenden Jahrzehnte sauberen Strom produzieren.