CH615055A5 - Arrangement at an electrical machine for supporting the winding overhang of the stator winding, particularly of a turbogenerator - Google Patents

Arrangement at an electrical machine for supporting the winding overhang of the stator winding, particularly of a turbogenerator

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CH615055A5
CH615055A5 CH234477A CH234477A CH615055A5 CH 615055 A5 CH615055 A5 CH 615055A5 CH 234477 A CH234477 A CH 234477A CH 234477 A CH234477 A CH 234477A CH 615055 A5 CH615055 A5 CH 615055A5
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CH
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winding
ring
conical
press plate
intermediate layer
Prior art date
Application number
CH234477A
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English (en)
Inventor
Aron Beniaminovich Shapiro
Vladimir Pavlovich Chernyavsky
Ibragim Akhmedovich Kadi-Ogly
Vadim Igorevich Iogansen
Izrail Abramovich Ptakul
Gennady Vasilievich Shkoda
Original Assignee
Aron Beniaminovich Shapiro
Vladimir Pavlovich Chernyavsky
Kadi Ogly Ibragim Akhmedovich
Vadim Igorevich Iogansen
Izrail Abramovich Ptakul
Gennady Vasilievich Shkoda
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H02K3/505Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto for large machine windings, e.g. bar windings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Description


  
 

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

 



   PATENTANSPRÜCHE
1. Anordnung an einer elektrischen Maschine zur Wickel.



  kopfabstützung der Statorwicklung, wobei an den Stirnflächen des Statorkerns Pressplatten befestigt sind, mit je einer an den Pressplatten angeordneten Konsole und je einem konischen Ring aus Isolierstoff, an dessen konischer Innenfläche die Wikkelköpfe der Wicklung befestigt sind, und der sich mit seiner zylindrischen Aussenfläche auf die Konsole unter der Möglichkeit einer axialen Verschiebung inbezug auf die Pressplatte des Kerns abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass jede Konsole (10) in Form eines mit dem konischen Isolierring (1)   konzentri    schen Rings ausgeführt ist, und zwischen der Konsole (10) und der zylindrischen Aussenfläche (2) des konischen Isolierrings (1) über den ganzen Umfang eine elastische Zwischenlage (12) eingesetzt ist.



   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (10) in Form eines aus einzelnen Segmenten   (11) bestehenden    Rings ausgeführt ist.



   3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (10) in Form eines Ringsvorsprungs der Pressplatte (9) ausgeführt ist.



   4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (12) mit Hilfe von gegeneinandergerichteten, am Umfang zwischen der elastischen Zwischenlage (12) und der Konsole (10) der Pressplatte (9) angeordneten Keilen (15, 16) aus unmagnetischem Werkstoff in radialer Richtung angedrückt ist.



   5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Keile (15,16) mit Hilfe von mit der Konsole (10) der Pressplatte (9) verbundenen elastischen, kraftschlüssigen Verbindungselementen in axialer Richtung angedrückt sind.



   6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (12) aus mehreren Lagen eines dünnen Plattengummis mit zwischen ihnen eingelegten Zwischenlagen aus einem steifen Material besteht.



   7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (12) aus mit Schichten eines steifen Materials armiertem Plattengummi ausgeführt ist.



   8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (12) aus in eine abgeschlossene Aussenhülle aus undehnbarem Material eingeschlossenem Gummi ausgeführt ist.



   9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Isolierring (1) in tangentialer Richtung inbezug auf die Pressplatte (9) des Kerns (8) mit Hilfe von Passfedern (14) fixiert ist.



   10. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (12) an ihren beiden Stützflächen mit dem konischen Isolierring (1) und der Konsole (10) mit Hilfe von Klebestoff verbunden ist.



   Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Grosselektromaschinenbau, und zwar auf eine Anordnung zur Abstützung von Wickelköpfen der Statorwicklung an einer grossen elektrischen Maschine, insbesondere eines leistungsfähigen Turbogenerators.



   Die Wickelköpfe der Statorwicklung einer grossen elektrischen Maschine arbeiten unter komplizierten Bedingungen, die durch die Wirkung bedeutender elektromagnetischer Wechselkräfte und Wärmeverformungen gekennzeichnet sind. Den Hauptbeschädigungsfaktor für die Wickelköpfe stellen die elektromagnetischen Wechselkräfte dar. Die Schwingungen der Wickelköpfe führen zur Störung der Lötung in den Verbindungen, zum Verschleiss der Isolation, zur Ermüdungsbeschädigung der Kupferleiter. Zur Gewährleistung eines niedrigen Schwingungsniveaus sind eine hohe Starrheit des Wickelkopfkorbs und eine gute Resonanzverstimmung erforderlich. Das wird durch die Ausbildung einer starren Aussenbefestigung des Wickelkopfkorbs erreicht.



   Ein besonders sicheres und technologisch günstiges Element zur Wickelkopfabstützung stellt ein konischer Ring aus Glashartgewebe oder Kunstharzpressholz dar, der den Wickelkopfkorb von der Aussenseite umfasst, ihn zu einem Ganzen verbindet und eine bedeutende Eigensteifigkeit dem Wickelkopfkorb verleiht. Die Abstützung der Wicklung am konischen Aussenring kann durch das Binden mit Bindeschnur, Festkleben mit Epoxydharzen, Andrücken mit Hilfe eines konischen Innenrings oder mit Stiftschrauben und Auflagen aus Isolierstoff erfolgen.



   Die Steifigkeit des mit dem konischen Aussenring festverbundenen Wickelkopfkorbs ist jedoch noch nicht ausreichend.



  Es ist auch eine starre Verbindung mit der Pressplatte des Kerns erforderlich. Bei einem solchen Befestigungsschema wird gleichzeitig sowohl eine geringe Nachgiebigkeit des Wikkelkopfkorbs als auch eine sichere Resonanzverstimmung gewährleistet, da die durch die Steifigkeit des Rings und der Pressplatte bestimmte tiefste Eigenschwingungsfrequenz des gesamten Aufbaus wesentlich höher als die auf die Wirkung einwirkende Frequenz der elektromagnetischen Kräfte (100 bzw. 120 Hz) heraufgebracht werden kann.



   Die starre Verbindung des Wickelkopfkorbs mit der Pressplatte verhindert jedoch die axiale Verschiebung der Wicklung bei Wärmedehnungen. Der Kern und die Wicklung dehnen sich wegen der verschiedenen linearen Ausdehnungskoeffizienten von Kupfer und Stahl und der unterschiedlichen Temperatur nicht   gleichmässig.    Das ist sowohl für normale Betriebszustände als auch besonders für die Zustände des Lastabwurfs und der Lastaufnahme kennzeichnend. Bei einer starren Befestigung der Wickelköpfe entstehen hohe Axialspannungen im Nutenteil der Wicklung und bedeutende Biegemomente am Austritt der Wicklung aus den Nuten. Deshalb ist erforderlich, dass bei einer starren Verbindung des Rings mit der Pressplatte in radialer Richtung der ganze Wickelkopfkorb sich frei inbezug auf die Pressplatte in axialer Richtung verschieben könnte.



   Es ist ein Aufbau der Wickelkopfabstützung einer Statorwicklung bekannt, bei dem die Wickelköpfe zwischen zwei konischen Ringen eingespannt sind, von denen der äussere Ring mittels eines elastischen Elements mit dem Statorgehäuse so verbunden ist, dass er bei Wärmeverformungen inbezug auf das Stadtorgehäuse verschiebbar ist. Zu diesem Zweck wird ein zusätzlicher Abstützring eingeführt, der starr am Statorgehäuse befestigt und koaxial mit dem konischen äusseren Ring angeordnet ist, während ein im Querschnitt trapezförmiges elastische Element zwischen dem konischen äusseren Ring und dem zusätzlichen Abstützring untergebracht ist.

  Nachteilig bei diesem Aufbau ist das Vorhandensein einer Verbindung der Wickelköpfe mit dem Statorgehäuse, da der Unterschied im Schwingungsniveau des Kerns und Gehäuses zu einer zusätzlichen Wechselbiegeverformung der Wickelköpfe führt und die Sicherheit der Abstützung herabsetzt. Das elastische Element besitzt ausserdem infolge seiner grossen Stärke, Konfiguration    und Befestigungsbesonderheiten (Verformungsmöglichkeit    über das ganze Volumen) eine wesentliche Nachgiebigkeit sowohl in axialer als auch in radialer Richtung, das heisst, es verleiht der Wickelköpfen keine zusätzliche Steifigkeit, die den Schwingungen entgegenwirken würde, und schliesst die Möglichkeit eines Auftretens der Wickelkopfresonanz beim Betrieb der elektrischen Maschine nicht aus.

 

   Es ist ein Aufbau zur Wickelkopfabstützung einer Statorwicklung bekannt, wo der äussere Ring mit Hilfe von elasti  



  schen Platten abgestützt ist, die nachgiebig in axialer und starr in radialer Richtung sind. Die eine Reihe der Platten ist mit der Pressplatte und die zweite Plattenreihe mit dem Statorgehäuse verbunden. Der Nachteil dieses Aufbaus, wie auch des oben erwähnten, besteht darin, dass die Wickelköpfe mit dem Stator gehäuse verbunden sind. Ausserdem führt der elastische Stahl Platten zu   Zusatzverlusten    im Metall der Platten und zu einer verstärkten Erwärmung der Wickelköpfe.



   Es ist auch ein Aufbau zur Wickelkopfabstützung der Statorwicklung bekannt, bei dem der die Wickelköpfe der Wicklung umgebende konische Ring an seiner zylindrischen Aussenfläche mit den starr mit der Pressplatte des Kerns verbundenen Konsolen in Berührung steht und die Möglichkeit zu einer Verschiebung inbezug auf die Pressplatte in axialer Richtung besitzt   (vgl.    BRD-Patentschrift Nr. 1 214 773). Manchmal werden in der Pressplatte besondere Führungen vorgesehen, über die der äussere Ring gleitet. Der Nachteil dieser Aufbauten besteht darin, dass sogar bei einer genauen Bearbeitung der in Berührung stehenden Flächen wegen den unterschiedlichen Wärmedehnungen zwischen dem äusseren Ring und den Konsolen (bzw. den Führungen) der Pressplatte unvermeidlich Spalte entstehen, und die starre Verbindung in radialer Richtung wird gestört.

  Das führt zu einer Herabsetzung der Eigenschwingungsfrequenz des Wickelkopfkorbs, Schwingungsverstärkung und Resonanzmöglichkeit. Die Zusammenstösse in den Spalten bei den Schwingungen beschleunigen den Zerstörungsvorgang in der Wicklung und den Befestigungselementen.



  Die manchmal zwischen dem äusseren Ring und der Pressplatte zum Einsatz kommenden, in axialer Richtung abgefederten und zur Aufhebung der Spalte dienenden Keile ändern den Sachverhalt nicht wesentlich, da bei einer relativen Wendung der Querschnitte des äusseren Rings und der Pressplatte sowieso kein dichtes Anliegen über die ganze Keillänge gewährleistet wird. Ausserdem wird wegen dem geringen Winkel der Keile das ganze System selbstbremsend, und die Reibungskräfte verhindern die axiale Verschiebung des äusseren Rings mit den Wickelköpfen inbezug auf die Pressplatte des Kerns.



   Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung an einer elektrischen Maschine zur Wickelkopfabstützung der Statorwicklung so auszuführen, das eine stabile starre Verbindung der Wickelköpfe mit der Pressplatte des Kerns in radialer Richtung mit der Möglichkeit einer axialen Verschiebung der Wickelköpfe inbezug auf die Pressplatte gewährleistet wird.



   Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Anordnung an einer elektrischen Maschine zur Wickelkopfbefestigung einer Wicklung des Stators, wobei an den Stirnflächen des Kerns Pressplatten befestigt sind, mit je einer an den Pressplatten angeordneten Konsolen und einen konischen Ring aus Isolierstoff enthält, an dessen konischen Innenfläche die Wickelköpfe der Wicklung befestigt sind und der sich mit seiner zylindrischen Aussenfläche auf der Konsole unter der Möglichkeit einer axialen Verschiebung inbezug auf die Pressplatte des Kerns abstützt, erfindungsgemäss jede Konsole in Form eines mit dem konischen Isolierring konzentrischen Rings ausgeführt ist, und zwischen der Konsole und der zylindrischen Aussenfläche des konischen Isolierrings über den ganzen Umfang eine elastische Zwischenlage eingesetzt wird.



   Die Vorteile der erfindungsgemässen Anordnung bestehen darin, dass infolge der geringen Zusammendrückbarkeit der elastischen Zwischenlage eine starre Verbindung des konischen Rings mit der Pressplatte des Kerns in radialer Richtung, das heisst, eine hohe Starrheit der gesamten Wickelkopfabstützung und das Fehlen von Resonanzen im Arbeitsbereich der Schwingungsfrequenzen gewährleistet wird. Bei der starren Verbindung der Wickelköpfe der Wicklung mit der Pressplatte sind die Schwingungen der Wickelköpfe und des Kerns gleich, wodurch grössere Biegeverformungen der Wickelköpfe vermieden werden. Der konische Ring mit den in ihm befestigten Wickelköpfen besitzt gleichzeitig infolge des niedrigen Elastizitätsmoduls des Zwischenlagenwerkstoffs beim Schub die Möglichkeit sich inbezug auf die Pressplatte des Kerns an axialer Richtung zu verschieben.

  Dadurch wird ein niedriges Niveau der Temperaturspannungen in der Wicklung bei ungleichmässigem Wärmedehnung des Kerns und der Wicklung erreicht.



   Im weiteren wird die Erfindung anhand der Beschreibung von Beispielen ihrer Ausführung und der beigelegten Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 Anordnung zur Wickelkopfabstützung der Statorwicklung einer elektrischen Maschine gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, Längsschnitt,
Fig. 2 Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 Anordnung zur Wickelkopfabstützung der Statorwicklung einer elektrischen Maschine gemäss einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, Längsschnitt,
Fig.   4,5    Verfahren zum radialen Andrücken der elastischen Zwischenlage.



   Die Anordnung an einer elektrischen Maschine zur Wickelkopfabstützung der Statorwicklung enthält einen konischen Ring 1 (Fig. 1) aus Isolierstoff, der eine zylindrische Aussenfläche 2 und eine konische Innenfläche 3 aufweist. An der konischen Innenfläche 3 des Rings 1 sind mit Hilfe von in   Zeich-    nung nicht gezeigten Stiftschrauben und Leisten 4 die Wickelköpfe 5 einer Wicklung 6 mit einem Kitt 7 kalter Verhärtung zwischen den Zangen befestigt Die Wicklung 6 ist in Nuten eines Kerns 8 eingebettet. Eine Pressplatte 9 ist an der Stirnfläche des Kerns 8 befestigt. An der Pressplatte 9 ist von der Seite der zylindrischen Aussenfläche 2 des konischen Isolierrings 1 eine Konsole 10 angeordnet, die die Form eines mit dem konischen Isolierring 1 konzentrischen Rings hat und aus einzelnen Segmenten 11 besteht (Fig. 2).

  Zwischen der zylindrischen Aussenfläche 2 des konischen Rings 1 und der Konsole 10 ist über den ganzen Umfang eine ganzteilige oder aus Stükken bestehende elastische Zwischenlage 12 angeordnet, die aus Gummi, zum Beispiel mit einer Stärke von 10 bis 15 mm besteht, eine hohe Starrheit beim Zusammendrücken hat und nachgiebig auf Schub ist In den gegeneinandergerichteten Stirnflächen der Pressplatte 9 und des konischen Rings 1 sind Radialnuten 13 vorhanden, in die Passfedern 14 eingesetzt werden. Die radialen Passfedern 14 verhindern die Durchdrehung des konischen Rings 1 mit den an ihm befestigten Wickelköpfen 5 inbezug auf die Pressplatte 9 des Kerns 8 beim Betrieb der elektrischen Maschine.



   Zum Ausschliessen der Möglichkeit einer Durchdrehung des konischen Isolierrings 1 inbezug auf die Pressplatte 9 können anstatt der radialen Passfedern 14 in die in den anliegenden zylindrischen Flächen des konischen Rings 1 und der Konsole 10 angeordneten Axialnuten (nicht gezeigt) axiale Passfedern (nicht gezeigt) eingesetzt werden. Es sind auch andere Verfahren für die tangentiale Fixierung des Rings 1 inbezug auf die Pressplatte 9 möglich.

 

   In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem die Konsole 10 durch einen Vorsprung der Pressplatte 9 ausgebildet wird.



   In der Fig. 4 ist ein Verfahren für die Erzeugung einer vorläufigen radialen   Abdrückungder    elastischen Zwischenlage 12 dargestellt. Zu diesem Zweck sind am Umfang der zylindrischen Aussenfläche 2 des konischen Isolierrings 1 zwischen der elastischen Zwischenlage 12 und der Konsole 10 der Pressplatte 9 gegeneinandergerichtete Keile 15, 16 angeordnet. Die Keile 15, 16 dienen auch für die Zentrierung des konischen Rings 1 inbezug auf die Pressplatte 9 und gewährleisten ausserdem die Zerlegbarkeit der Konstruktion, die Möglichkeit einer Auswechselung der Gummizwischenlage 12 und das   Nach-    spannen der Gummizwischenlage 12 nach Ablauf einer gewis  sen Betriebsdauer der elektrischen Maschine.



   Die Fixierung der Keile 15, 16 inbezug auf die Pressplatte 9 geschieht mittels kraftschlüssiger elastischer Verbindungselemente 17 (Fig. 5), die durch eine Schraube 18 und ein Paket von Tellerfedern ausgebildet sind. Das Aussenende des Keils 15 hat einen Vorsprung 20 mit einer durchgehenden Öffnung 21, in die eine sich mit ihrem Kopf 22 gegen die Stirnfläche des Keils 15 abstützende und in die Gewindeöffnung 23 in der Stirnfläche der Konsole 10 eingeschraubte Schraube 18 eingesetzt ist.



  Unter dem Kopf 22 der Schraube 18 wird der Paket von Tellerfedern 19 angeordnet. Die Schraube 18 und die Tellerfedern 19, welche das ständige axiale Andrücken der Keile 15, 16 bewirken, verhindern das Herausfallen der Keile 15, 16 beim Betrieb der elektrischen Maschine und gewährleisten desgleichen das ständige radiale Nachdrücken der Gummizwischenlage 12.



   Es sind auch andere Verfahren zur Fixierung der Keile 15, 16 inbezug auf die Pressplatte 9 möglich.



   Zwecks Erhöhung der Steifigkeit der elastischen Zwischenlage 12 beim Zusammendrücken und Verminderung des Gummikriechens, und also auch zur Erhöhung der Abstützungsteifigkeit der Wickelköpfe 5 der Wicklung 6 in radialer Richtung bestehen zum Beispiel folgende Ausführungsvarianten der elastischen Zwischenlage 10:
1. Mehrlagige Gummizwischenlagen, bestehend aus Gummiplatten, zum Beispiel mit einer Stärke von 2 bis 5 mm, und zwischen ihnen eingelegten Zwischenlagen aus einem steifen Material, zum Beispiel Stahl, Textolit usw.



   2. Zwischenlagen aus   Plattengummi,    armiert mit mehreren Schichten eines steifen Materials, zum Beispiel Kord.



   3. Gummizwischenlagen, eingeschlossen in eine abgeschlossene Aussenhülle aus einem undehnbaren Material, zum Beispiel Kord.



   Die über eine hohe Steifigkeit beim Zusammendrücken verfügende Gummizwischenlage 12 gewährleistet eine starre Verbindung des konischen Rings 1 mit der Pressplatte 9 über die Konsole 10. Hier wird die Eigenschaft des Gummis sich ohne Volumenänderung zu verformen (Poissonsche Querkontraktionszahl = 0,5) benutzt. Bei Verwendung einer dünnen Zwischenlage 12 wird sich der Gummi wie in einem abgeschlossenen Volumen befinden, es entsteht, beinahe keine Verdrückung des Gummis nach den Stirnseiten und infolge seiner Nichtzusammendrückbarkeit verformt er sich beim Zusammendrücken nur wenig.

  Gleichzeitig wird die hohe Nachgiebigkeit der Zwischenlage 12 beim Schub beibehalten, was eine freie axiale Verschiebung der Wickelköpfe 5 der Wicklung 6 inbezug auf die Pressplatte 9 des Kerns 8 und ein niedriges Temperaturspannungsniveau der Wicklung 6 gewährleistet
Es ist erwünscht, beim Zusammenbau des Stators der elektrischen Maschine ein vorläufiges Andrücken der elastischen Zwischenlage 12 zu gewährleisten, um die Ausbildungsmöglichkeit von radialen Spalten bei ungleichmässiger Wärmedehnung der Befestigungselemente an den Wickelköpfen 5 auszuschliessen.

  Ausserdem füllt der Gummi während des Zusammenbaus beim vorläufigen Andrücken der Zwischenlage 12, den ganzen Hohlraum zwischen dem konischen Ring 1 und der Konsole 10 der Pressplatte 9 aus und gewährleistet dadurch das dichte gegenseitige Anliegen derselben über die ganze Stützfläche trotz eventueller Unebenheiten und Verkantungen.



  Die Steifigkeit der Gummizwischenlage 12 beim Zusammendrücken ist um eine Grössenordnung höher als die radiale Steifigkeit des konischen Rings 1 und der Pressplatte 9 mit der Konsole   10.    Der Kraftaufwand beim vorläufigen Andrücken   der/Z*ischenlage    12 wird so ausgewählt, dass die summarische elastische Druckverformung des konischen Rings 1 und Zugverformung der Pressplatte 9 mit der Konsole 10 die maxima   len    möglichen Verformungen infolge der ungleichmässigen Wärmedehnung überschreitet. Dadurch wird eine Untrennbarkeit des konischen Rings 1 und der Pressplatte 9 bei sämtlichen Betriebszuständen des Turbogenerators erreicht.



   Neben der oben erläuterten Variante des vorläufigen Andrückens der elastischen Zwischenlage 12 mit Hilfe der Keile 15, 16 ist auch das folgende Verfahren zum vorläufigen Andrücken der Zwischenlage 12 möglich. Der konische Ring 1 wird mit einem überschüssigen Aussendurchmesser gefertigt und dann gemeinsam mit der Zwischenlage 12 in die vorgewärmte Pressplatte 9 mit der Konsole 10 eingesetzt. Nach dem Abkühlen der Pressplatte 9 entsteht zwischen der Konsole 10 und dem konischen Ring 1 eine radiale Schrumpfspannung, die die Gummizwischenlage 12 zusammendrückt.

 

   Es ist auch eine Variante des Einbaus der elastischen Zwischenlage 12 ohne des vorläufigen Andrückens möglich, wenn die Gummizwischenlage 12 mit ihren beiden Stützflächen an die Konsole 10 und den konischen Ring 1 angeklebt oder anvulkanisiert wird.



   Die erfindungsgemässe Anordnung besitzt neben den angegebenen auch andere Vorteile. Sie ist einfach, fertigungsgerecht und betriebsicher. 

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE 1. Anordnung an einer elektrischen Maschine zur Wickel.
    kopfabstützung der Statorwicklung, wobei an den Stirnflächen des Statorkerns Pressplatten befestigt sind, mit je einer an den Pressplatten angeordneten Konsole und je einem konischen Ring aus Isolierstoff, an dessen konischer Innenfläche die Wikkelköpfe der Wicklung befestigt sind, und der sich mit seiner zylindrischen Aussenfläche auf die Konsole unter der Möglichkeit einer axialen Verschiebung inbezug auf die Pressplatte des Kerns abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass jede Konsole (10) in Form eines mit dem konischen Isolierring (1) konzentri schen Rings ausgeführt ist, und zwischen der Konsole (10) und der zylindrischen Aussenfläche (2) des konischen Isolierrings (1) über den ganzen Umfang eine elastische Zwischenlage (12) eingesetzt ist.
    2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (10) in Form eines aus einzelnen Segmenten (11) bestehenden Rings ausgeführt ist.
    3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (10) in Form eines Ringsvorsprungs der Pressplatte (9) ausgeführt ist.
    4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (12) mit Hilfe von gegeneinandergerichteten, am Umfang zwischen der elastischen Zwischenlage (12) und der Konsole (10) der Pressplatte (9) angeordneten Keilen (15, 16) aus unmagnetischem Werkstoff in radialer Richtung angedrückt ist.
    5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Keile (15,16) mit Hilfe von mit der Konsole (10) der Pressplatte (9) verbundenen elastischen, kraftschlüssigen Verbindungselementen in axialer Richtung angedrückt sind.
    6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (12) aus mehreren Lagen eines dünnen Plattengummis mit zwischen ihnen eingelegten Zwischenlagen aus einem steifen Material besteht.
    7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (12) aus mit Schichten eines steifen Materials armiertem Plattengummi ausgeführt ist.
    8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (12) aus in eine abgeschlossene Aussenhülle aus undehnbarem Material eingeschlossenem Gummi ausgeführt ist.
    9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Isolierring (1) in tangentialer Richtung inbezug auf die Pressplatte (9) des Kerns (8) mit Hilfe von Passfedern (14) fixiert ist.
    10. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (12) an ihren beiden Stützflächen mit dem konischen Isolierring (1) und der Konsole (10) mit Hilfe von Klebestoff verbunden ist.
    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Grosselektromaschinenbau, und zwar auf eine Anordnung zur Abstützung von Wickelköpfen der Statorwicklung an einer grossen elektrischen Maschine, insbesondere eines leistungsfähigen Turbogenerators.
    Die Wickelköpfe der Statorwicklung einer grossen elektrischen Maschine arbeiten unter komplizierten Bedingungen, die durch die Wirkung bedeutender elektromagnetischer Wechselkräfte und Wärmeverformungen gekennzeichnet sind. Den Hauptbeschädigungsfaktor für die Wickelköpfe stellen die elektromagnetischen Wechselkräfte dar. Die Schwingungen der Wickelköpfe führen zur Störung der Lötung in den Verbindungen, zum Verschleiss der Isolation, zur Ermüdungsbeschädigung der Kupferleiter. Zur Gewährleistung eines niedrigen Schwingungsniveaus sind eine hohe Starrheit des Wickelkopfkorbs und eine gute Resonanzverstimmung erforderlich. Das wird durch die Ausbildung einer starren Aussenbefestigung des Wickelkopfkorbs erreicht.
    Ein besonders sicheres und technologisch günstiges Element zur Wickelkopfabstützung stellt ein konischer Ring aus Glashartgewebe oder Kunstharzpressholz dar, der den Wickelkopfkorb von der Aussenseite umfasst, ihn zu einem Ganzen verbindet und eine bedeutende Eigensteifigkeit dem Wickelkopfkorb verleiht. Die Abstützung der Wicklung am konischen Aussenring kann durch das Binden mit Bindeschnur, Festkleben mit Epoxydharzen, Andrücken mit Hilfe eines konischen Innenrings oder mit Stiftschrauben und Auflagen aus Isolierstoff erfolgen.
    Die Steifigkeit des mit dem konischen Aussenring festverbundenen Wickelkopfkorbs ist jedoch noch nicht ausreichend.
    Es ist auch eine starre Verbindung mit der Pressplatte des Kerns erforderlich. Bei einem solchen Befestigungsschema wird gleichzeitig sowohl eine geringe Nachgiebigkeit des Wikkelkopfkorbs als auch eine sichere Resonanzverstimmung gewährleistet, da die durch die Steifigkeit des Rings und der Pressplatte bestimmte tiefste Eigenschwingungsfrequenz des gesamten Aufbaus wesentlich höher als die auf die Wirkung einwirkende Frequenz der elektromagnetischen Kräfte (100 bzw. 120 Hz) heraufgebracht werden kann.
    Die starre Verbindung des Wickelkopfkorbs mit der Pressplatte verhindert jedoch die axiale Verschiebung der Wicklung bei Wärmedehnungen. Der Kern und die Wicklung dehnen sich wegen der verschiedenen linearen Ausdehnungskoeffizienten von Kupfer und Stahl und der unterschiedlichen Temperatur nicht gleichmässig. Das ist sowohl für normale Betriebszustände als auch besonders für die Zustände des Lastabwurfs und der Lastaufnahme kennzeichnend. Bei einer starren Befestigung der Wickelköpfe entstehen hohe Axialspannungen im Nutenteil der Wicklung und bedeutende Biegemomente am Austritt der Wicklung aus den Nuten. Deshalb ist erforderlich, dass bei einer starren Verbindung des Rings mit der Pressplatte in radialer Richtung der ganze Wickelkopfkorb sich frei inbezug auf die Pressplatte in axialer Richtung verschieben könnte.
    Es ist ein Aufbau der Wickelkopfabstützung einer Statorwicklung bekannt, bei dem die Wickelköpfe zwischen zwei konischen Ringen eingespannt sind, von denen der äussere Ring mittels eines elastischen Elements mit dem Statorgehäuse so verbunden ist, dass er bei Wärmeverformungen inbezug auf das Stadtorgehäuse verschiebbar ist. Zu diesem Zweck wird ein zusätzlicher Abstützring eingeführt, der starr am Statorgehäuse befestigt und koaxial mit dem konischen äusseren Ring angeordnet ist, während ein im Querschnitt trapezförmiges elastische Element zwischen dem konischen äusseren Ring und dem zusätzlichen Abstützring untergebracht ist.
    Nachteilig bei diesem Aufbau ist das Vorhandensein einer Verbindung der Wickelköpfe mit dem Statorgehäuse, da der Unterschied im Schwingungsniveau des Kerns und Gehäuses zu einer zusätzlichen Wechselbiegeverformung der Wickelköpfe führt und die Sicherheit der Abstützung herabsetzt. Das elastische Element besitzt ausserdem infolge seiner grossen Stärke, Konfiguration und Befestigungsbesonderheiten (Verformungsmöglichkeit über das ganze Volumen) eine wesentliche Nachgiebigkeit sowohl in axialer als auch in radialer Richtung, das heisst, es verleiht der Wickelköpfen keine zusätzliche Steifigkeit, die den Schwingungen entgegenwirken würde, und schliesst die Möglichkeit eines Auftretens der Wickelkopfresonanz beim Betrieb der elektrischen Maschine nicht aus.
    Es ist ein Aufbau zur Wickelkopfabstützung einer Statorwicklung bekannt, wo der äussere Ring mit Hilfe von elasti **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.
CH234477A 1977-02-24 1977-02-24 Arrangement at an electrical machine for supporting the winding overhang of the stator winding, particularly of a turbogenerator CH615055A5 (en)

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WO1998029935A1 (en) * 1996-12-30 1998-07-09 Siemens Westinghouse Power Corporation Vibrational control system for stator coils
RU2494516C2 (ru) * 2011-08-18 2013-09-27 Закрытое Акционерное Общество "Нефтьстальконструкция" Статор электрической машины и узел крепления его внешнего кольца
CN116317388A (zh) * 2023-05-16 2023-06-23 哈尔滨电机厂有限责任公司 一种大型汽轮发电机定子锥环和挡风板装配的工艺方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1998029935A1 (en) * 1996-12-30 1998-07-09 Siemens Westinghouse Power Corporation Vibrational control system for stator coils
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