DE1056719B

DE1056719B - Tangentially resilient stand of a horizontal electrical machine

Info

Publication number: DE1056719B
Application number: DES55881A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Saling
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-11-12
Filing date: 1957-11-12
Publication date: 1959-05-06

Description

Tangential federnder Ständer einer horizontalen elektrischen Maschine Bei elektrischen Maschinen, insbesondere bei Einphasengeneratoren, die mit verschiedenen Betriebsfrequenzen betrieben werden, treten entsprechend der Pulsation des Luftspaltdrehmomentes im Ständer Drehmomente auf, die sich als Fundamentschwingungen störend bemerkbar machen. Es ist bekannt, zur Herabsetzung dieser Erschütterungen den Ständer in tangentialer Richtung federnd-. zu- lagern. So sind horizontale elektrische Maschinen bekannt, deren Ständer durch Federn gegenüber dem Fundament abgestützt und gleichzeitig zwangläufig geführt wird, damit der magnetische Zug die Achslage des Ständers gegenüber dem Läufer nicht verschieben kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß infolge der zwangläufigen Führung des Ständers die Fundamentschwingungen nicht in ausreichendem Maße beseitigt werden können, und zwar zeigt sich dies um so stärker, je tiefer die kleinste Betriebsfrequenz liegt.Tangentially sprung stator of a horizontal electrical machine In electrical machines, especially in single-phase generators with different Operating frequencies are operated, occur according to the pulsation of the air gap torque Torques in the stator, which are noticeable as fundamental vibrations do. It is known to reduce these vibrations in the stand in a tangential manner Direction springy. to store. Horizontal electrical machines are known whose stand is supported by springs against the foundation and at the same time inevitably is performed so that the magnetic train the axis position of the stand relative to the Runner cannot move. It has been shown, however, that as a result of the inevitable Guiding the stator does not sufficiently eliminate the foundation vibrations can be, and this is shown the stronger, the lower the lowest operating frequency lies.

Weiterhin ist es bekannt, das Gewicht des Ständers einer horizontalen Einphasenmaschine über drehbare Rollen auf dem Fundament abzustützen und durch Feder- oder Gummipuffer die Drehmomentstöße des Ständers abzudämpfen. Abgesehen davon, daß eine solche Lagerung einen verhältnismäßig großen Widerstand gegenüber Ständerverdrehungen aufweist, da außer dem Rollwiderstand noch ein zusätzlicher Reibwiderstand überwunden werden muß, der durch die drehbare Lagerung der Rollen bedingt ist, läßt sich eine solche Lagerung nur für verhältnismäßig kleine Maschinen ausführen, da bei größeren Maschinen, also beispielsweise bei Maschinen mit einer Leistung von 3000 kVA und mehr, die auftretenden Lagerpressungen zu groß werden.It is also known to be the weight of the stand of a horizontal The single-phase machine is supported on the foundation by means of rotatable rollers and or rubber buffers to dampen the torque shocks of the stator. Apart from this, that such a storage has a relatively large resistance to stator rotations has, since in addition to the rolling resistance, an additional frictional resistance is overcome must be, which is caused by the rotatable mounting of the rollers, can be a Carry out such storage only for relatively small machines, since larger ones Machines, for example machines with a power of 3000 kVA and more, the bearing pressures that occur become too great.

Für vertikale Einphasenmaschinen ist es weiterhin bekannt, das Gewicht des vertikalen Ständers mittels verteilter Rollenlager möglichst reibungsfrei auf das Fundament zu übertragen, während zur Übertragung der auftretenden Drehmomente am Ständerumfang verteilte elastische Puffer vorgesehen sind.For vertical single-phase machines it is also known that the weight of the vertical stand with as little friction as possible by means of distributed roller bearings to transfer the foundation while transferring the torques that occur elastic buffers distributed around the circumference of the stand are provided.

Die Erfindung, die sich mit der Aufstellung des Ständers einer horizontalen elektrischen Maschine, insbesondere eines horizontalen Einphasengenerators, befaßt, sieht vor, das Gewicht des horizontal angeordneten Ständers ganz oder überwiegend über mindestens zwei achsparallele Wälzkörper auf das Fundament abzustützen, die mit Zahnrädern oder Zahnsegmenten versehen sind, die in entsprechende Zahnstangen oder Zahnsegmente des Ständers eingreifen. Die Abstützung des Ständergewichtes erfolgt alsoähnlich wie es bei der Abstützung von Brücken der Fall ist - mit Hilfe von an sich ungelagerten Wälzkörpern, d. h. mit Hilfe von homogenen, ungelagerten Rotationskörpern. Neben einem verhältnismäßig geringen Rollwiderstand, der bei der Verdrehung des Ständers zu überwinden ist, haben solche Wälzkörper vor allem den Vorteil, daß sie sehr hohe Mantellinienpressungen aufnehmen können, so daß diese Art der Lagerung auch bei großen und größten Maschinen angewendet werden kann. Die vorgesehenen Zahnräder bzw. Zahnsegmente, die in entsprechende Zahnstangen oder Zahnsegmente des Ständers eingreifen, verhüten bei Entlastungen des Ständers ein Verkanten oder gar Abrollen der Wälzkörper, so daß die genau achsparallele Lage dieser Wälzkörper stets gewährleistet ist.The invention, which deals with the erection of the stand of a horizontal electrical machine, in particular a horizontal single-phase generator, provides for the weight of the horizontally arranged stand wholly or predominantly to be supported on the foundation via at least two axially parallel rolling elements, which are provided with gears or toothed segments, which are in corresponding racks or gear segments of the stator engage. The stand weight is supported so similar to the support of bridges - with the help of an rolling elements without bearings, d. H. with the help of homogeneous, unsupported rotating bodies. In addition to a relatively low rolling resistance that occurs when the Is to be overcome stator, such rolling elements have the main advantage that they can accommodate very high surface line pressures, so this type of storage can also be used on large and large machines. The provided gears or tooth segments that are in corresponding racks or tooth segments of the stator intervene, prevent tilting or even rolling when the stand is relieved the rolling elements, so that the precisely axially parallel position of these rolling elements is always guaranteed is.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine Verminderung der Fundamentschwingungen nur dann in ausreichendem Maße erzielt werden kann, wenn das Verhältnis der Ständerdreheigenfrequenz zur erregenden Frequenz wesentlich kleiner als 0,5 ist, d. h., die kleinste erforderliche Dreheigenfrequenz des Ständers, beispielsweise des Ständers eines Stoßgenerators in dreiphasigem Klemmenkurzschluß, muß wesentlich kleiner als die halbe Betriebsfrequenz sein. Infolge der vorgesehenen Entlastung der Federn vom Ständereigengewicht kann eine Dreheigenfrequenz des Ständers unterhalb der halben kleinsten erregenden Frequenz gewählt werden. Wesentlich ist mithin, daß das Ständereigengewicht ganz oder überwiegend von Wälzkörpern- und nicht von den vorgesehenen Federn aufgenommen wird. Außerdem ist von Bedeutung, daß die bei bekannten Anordnungen zum Teil erforderlichen Mittel zur zwangläufigen Führung des Ständers, wie beispielsweise Gelenkstützen, Stabfedern, Gleitführungen, Gleitstangen, doppelte Rollenführungen usw., in Fortfall kommen.The invention is based on the knowledge that a reduction in Foundation vibrations can only be achieved to a sufficient extent if that The ratio of the stator's natural frequency to the exciting frequency is much smaller is than 0.5, i.e. that is, the minimum required rotational natural frequency of the stator, for example of the stator of a surge generator in three-phase terminal short-circuit, must be essential be less than half the operating frequency. As a result of the planned discharge The springs from the stand's own weight can lower a rotational natural frequency of the stand half of the smallest exciting frequency can be selected. It is therefore essential that the stator dead weight entirely or predominantly from rolling elements and not from the provided springs is added. It is also important that the known arrangements in part required means for the inevitable management of the Stand, such as joint supports, bar springs, sliding guides, sliding rods, double roller guides, etc., are omitted.

Gestattet es die gewählte Ständerdreheigenfrequenz, einen Teil des Ständereigengewichts, auf die Federn abzustützen, so empfiehlt es sich, die zur Abfederung des Torsionsmomentes vorgesehenen Federn in an sich bekannter Weise in der durch die Achse des Ständers gehenden Horizontalebene am Ständef zu befestigen.The selected stand rotation natural frequency allows a part of the Stand own weight to support the springs, so it is advisable to use the Cushioning of the torsional moment provided in springs better known Assign in the horizontal plane passing through the axis of the stand at the stand attach.

An Hand der in den Fig.1 bis. 4 dargestellten Ausführungsbeispielesei die Erfindung erläutert.Using the in Figures 1 to. 4 illustrated exemplary embodiments the invention explained.

Fig. 1 gibt einen gemäß der Erfindung gelagerten Einphasengenerator schematisch wieder, während in den Fig. 2 bis 4 Einzelheiten dieser Lagerung vergrößert wiedergegeben sind.Fig. 1 shows a single-phase generator mounted according to the invention schematically again, while in FIGS. 2 to 4 details of this storage are enlarged are reproduced.

Das Eigengewicht G des Ständers 1 wird über die beiden Walzen 2 und 3 auf die Auflageflächen 4 und 5 des Fundamentes 6 abgestützt. Das Eigengewicht G hält also den Ständer 1 auf den Walzen 2 und 3 und verhindert somit das Auftreten von Stampfschwingungen. Gleichzeitig werden durch diese Anordnung der Walzen Querschwingungen des Ständers 1 verhindert, so daß die Federn 7 und 8 nur durch die Torsionsschwingungen des Ständers belastet werden. Die Federn 7 und 8 sind so bemessen und befestigt, daß sie in der Nullstellung des Ständers 1 völlig entlastet sind und somit Zug- und Druckkräfte entsprechend einer Drehbewegung des Ständers aufnehmen können.The dead weight G of the stand 1 is on the two rollers 2 and 3 supported on the bearing surfaces 4 and 5 of the foundation 6. The dead weight G thus holds the stand 1 on the rollers 2 and 3, thus preventing the occurrence of pitch vibrations. At the same time, this arrangement of the rollers causes transverse vibrations of the stator 1 prevented, so that the springs 7 and 8 only by the torsional vibrations of the stand. The springs 7 and 8 are dimensioned and fastened so that that they are completely relieved in the zero position of the stand 1 and thus tensile and can absorb compressive forces corresponding to a rotational movement of the stator.

Damit ein Verkanten oder gar Abrollen der Walzen 2 und 3 bei einer Entlastung des Ständers 1 vermieden wird und somit stets eine achsparallele Führung der Walzen 2 und 3 gewährleistet ist, sind an den beiden Seiten der Walzen 2 und 3, wie es in der Fig. 2 im einzelnen dargestellt ist, die Zahnräder 9 befestigt, deren Zähne in die Zahnstangen 10 eingreifen, die sich seitlich der Lauffläche des. Ständers 1 befinden. Der Teilkreisdurchmesser der Zahnräder 9 ist dabei gleich dem betriebsmäßigen Durchmesser der das Ständergewicht aufnehmenden Walzen 2 und 3.So that a tilting or even rolling of the rollers 2 and 3 at a Discharge of the stand 1 is avoided and thus always an axially parallel guide the rollers 2 and 3 are ensured are on both sides of the rollers 2 and 3, as shown in detail in FIG. 2, the gears 9 attached, the teeth of which engage in the racks 10, which are located on the side of the running surface of the. Stand 1 are located. The pitch circle diameter of the gears 9 is equal to that the operational diameter of the rollers 2 and 3 that take up the frame weight.

Die Anordnung der Walzen 2 und 3 unter einem Winkel von etwa 45° gegen die Horizontale, wie es in Fig. 1 schematisch angedeutet ist, gewährleistet eine ausreichende Zentrierung gegen horizontale und vertikale Kräfte, ohne daß die Druckkomponente auf die Walzen eine unzulässige Größenordnung erreicht. Durch die Linienberührung zwischen dem Ständer 1, den Walzen 2 und 3 sowie den Auflageflächen 4 und 5 des Fundamentes tritt örtlich eine hohe Spitzenbeanspruchung auf, die wesentlich über der Streckgrenze der Walzen und der Auflageflächen liegen kann. Infolge der dadurch bedingten Oberflächenhärtung tritt nach, kurzer Zeit ein stabiler Zustand ein. Es ist also nicht erforderlich, die Walzen in besonderer Weise zu bearbeiten, sondern es genügt, daß die Oberflächen der Walzen lediglich abgedreht sind.The arrangement of the rollers 2 and 3 at an angle of about 45 ° against the horizontal, as indicated schematically in FIG. 1, ensures a adequate centering against horizontal and vertical forces without affecting the pressure component reached an impermissible order of magnitude on the rollers. Through the line contact between the stand 1, the rollers 2 and 3 and the bearing surfaces 4 and 5 of the On the foundation, there is a high peak load locally, which is significantly above the yield point of the rollers and the bearing surfaces can lie. As a result of this Due to the surface hardening, a stable state occurs after a short time. It is therefore not necessary to machine the rollers in a special way, but it is sufficient that the surfaces of the rollers are merely turned off.

Damit die fertigungsmäßig auftretenden Toleranzen ausgeglichen werden können,- empfiehlt es sich, die die Walzen 2 und 3 tragenden Auflageflächen 4 und 5 des Fundamentes verstell- und justierbar auszubilden.So that the tolerances occurring in production are compensated can, - it is recommended that the rollers 2 and 3 supporting bearing surfaces 4 and 5 of the foundation to be adjustable and adjustable.

Die Laufflächen des Ständers, mit denen dieser auf den Wälzkörpern aufliegt, sowie die Auflageflächen des Fundamentes können als gesonderte Leisten ausgebildet werden, deren Öberfläche entweder eben oder zentrisch um die Maschinenachse gewölbt ist. Ausführungsbeispiele hierfür sind in den Fig.3 und 4 wiedergegeben. In diesen Figuren gleitet die Walze 2 zwischen der Auflagefläche 4 des Fundamentes und der Leiste 11, die am Ständer befestigt ist. Die aus Stahl hergestellte Leiste 11 ist in die achsparallele Nut 12 des Ständers 1 eingesetzt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, nimmt die Nut 12 gleichzeitig die Zahnstangen 3 auf. Da die Länge der Leiste 11 der Länge der Walze 2 entspricht, dient diese Leiste gleichzeitig als Abstandsstück für die auf beiden Seiten vorgesehenen Zahnstangen 10.The running surfaces of the stator with which it rests on the rolling elements rests, as well as the support surfaces of the foundation can be used as separate strips are formed, the surface of which is either flat or centered around the machine axis is arched. Exemplary embodiments for this are shown in FIGS. 3 and 4. In these figures, the roller 2 slides between the support surface 4 of the foundation and the ledge 11 attached to the stand. The bar made of steel 11 is inserted into the axially parallel groove 12 of the stand 1. As can be seen from Fig. 2, the groove 12 takes the racks 3 at the same time. Since the length of the bar 11 corresponds to the length of the roller 2, this bar also serves as a spacer for the racks provided on both sides 10.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Tangentially resilient stand of a horizontal electrical, machine, especially a single-phase generator, in which the weight the column, which is not necessarily guided, is supported against the foundation, while springs attached to the foundation are exclusively or almost exclusively absorb the torsional moment of the stator, characterized in that the weight of the horizontally arranged stand (1) wholly or predominantly over at least two axially parallel rolling elements (2, 3) on the foundation (6) is supported, which with gears (9) or toothed segments are provided in corresponding racks (10) or The toothed segments of the stator (1) engage.

2. Stand according to claim 1, characterized in that that the gears (9) or tooth segments on both sides of the rolling elements (2; 3) are arranged.

3. Stand according to claim 1 or 2, characterized in that; that the springs (7, 8) provided for cushioning the torsional moment in the zero position of the stand are relieved.

4. Stand according to claim 1 or 2, characterized in that that the pitch circle diameter of the gears (9) or tooth segments equal to the operational Diameter of the stator weight receiving rolling elements (2, 3).

5. Stand according to claim 1 or 2, characterized in that the running surfaces on the stand 1 and / or separate strips (11) are provided on the foundation (6), the surfaces of which are curved either flat or centrically around the machine axis.

6. Stand after Claim 2 and 5, characterized in that the axially parallel grooves (12) of the stand recorded strips (11) at the same time as spacers of the racks (10) or toothed segments are used.

7. Stand according to claim 6, characterized in that that the racks (10) or the tooth segments in the same grooves (12) -as the Strips (11) - are used. B.

Stand according to claim 1, characterized in that that the rolling elements (2, 3) bearing: bearing surfaces (4, 5) of the foundation (6) are adjustable and adjustable.

9. Stand according to claim 1, characterized in that that the springs (7, 8) provided for cushioning the torque in the through the axis of the stand (1) going horizontal plane are attached to the stand. Documents considered: German Patent No. 300 682; Swiss Patent Nos. 263 119, 288 852; French Patent No. 454 253; United States Patent No. 2,456,612.