DE1286198B

DE1286198B - Anordnung zur Abstuetzung der Stirnverbindungen der Staenderwicklung einer elektrischen Maschine grosser axialer Laenge

Info

Publication number: DE1286198B
Application number: DE1964B0079891
Authority: DE
Inventors: Jaeger Kurt
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1964-12-24
Filing date: 1964-12-24
Publication date: 1969-01-02
Also published as: DE1286198C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ab- stützung der Stimverbindungen der Ständerwicklung einer elektrischen Maschine großer axialer Länge - insbesondere Turbogenerator - mit einer Einrichtung zur Erleichterung einer axialen Verschiebung der Wickelköpfe bei Erwärmung mittels sich auf Rollbahnen bewegende Rollkörper.
Bekanntlich dehnen sich bei elektrischen Maschinen die in den Nuten befindlichen Leiter bei Belastung wegen der stärkeren Erwünnung und auch des höheren Ausdehnungskoeffizienten wesentlich stärker aus als das Blechpaket bzw. das Maschinengehäuse. Da die Wickelköpfe mit Rücksicht auf'eventuell auftretende Kurzschlüsse in dem von der elektrischen Maschine gespeisten Netz einer soliden Ab- stützung bedürfen, wirken auf die üblicherweise am Blechpaket oder am Maschinengehäuse befestigten Wickelköpfe erhebliche Kräfte, die zum Ablösen der Isolierhülsen von den Leitern führen können, was dann meist zu Lufteinschlüssen zwischen Leiter und Isolierhülse oder innerhalb der letzteren führt. Bei Hochspannungsmaschinen tritt dann an den Lufteinschlüssen Glimmen auf, das zu überschlägen und schweren Beschädigungen der Wicklung führen kann.
Zur Verhinderung solcher Schäden ist es bereits bekanntgeworden, die Stirnverbindungen der Rotoren elektrischer Maschinen mittels einzeln oder zu mehreren Gruppen aneinandergereihter Rollkörper, wie Kugeln oder Walzen, gegen die Rotorkappe abzustützen (s. deutsche Patentschriften 573 444 und 621470). Es ist ferner bekannt, die Ständerwickelköpfe auf ihren Tragbolzen unter Einfügung von Rollbahnen und Rollkörpern zu lagern (deutsche Patentschrift 573 444).
Es sind auch bereits Wickelkopfanordnungen elektrischer Maschinen bekannt, bei denen Preßplatten-Segmente am Blechpaket angebracht sind. Die Stirnverbindungen weisen gleitfähige Einsatzstücke auf, die sich gegenüber entsprechenden Flächen der mit dem Blechkörper verbundenen Preßplatten in axialer Richtung bei starker Erwärmung der Leiterstäbe verschieben können. Bei einer anderen bekannten Wickelkopfabstätzung sind die zur Statorachse schräg verlaufenden Leiterstücke des Wickelkopfes und deren isolierende Zwischenlagen relativ zum Statorblechpaket verschiebbar gelagert. Dabei weist die Abstützanordnung Halterungsarme auf, die je ein am Statorblechpaket befestigtes ruhendes Element mit einem flanschartigen Ansatz besitzen, das ein Langloch aufweist, in dem sich die Wickelkopfabstätzung axial gegenüber dem Blechpaket verschieben kann.
Es ist ferner die Verwendung von Federn für die radiale Anpressung der Wickelköpfe elektrischer Maschinen gegenüber dem Blechpaket bekanntgeworden. Weiterhin ist eine in axialer Richtung nachgiebige, in radialer Richtung jedoch stabile Abstützung des Wickelkopfes einer elektrischen Maschine bekanntgeworden, bei der ein Stützring die Leiterstäbe umfaßt und in axialer Richtung auf einer Fläche des Lagerschildes gleiten kann. Alle diese bekannten Wickelkopfabstützungen lassen jedoch nur in beschränktem Maße eine Relativbewegung zwischen Wickelkopf und Gehäuse zu, so daß bei Erwärinung so große Kräfte zwischen Wickelkopf und Blechpaket bzw. Maschinengehäuse auftreten können, daß eine Beschädigung der Leiterstäbe durch Ablösen der Isolierhülsen von diesen erfolgen kann. Schließlich ist der Zeitaufwand für die Montage dieser bekannten Anordnungen sehr erheblich.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die durch die ungleiche Ausdehnung der Ständerwicklung und des Blechpaketes bzw. des Maschinengehäuses in axialer Richtung zwischen diesen wirkenden Kräfte so weit herabzusetzen, daß Beschädigungen der Wicklung ausgeschlossen sind sowie den Aufwand für die Montage der Maschine zu verringern.
Die Lösung der Aufgabe besteht bei der eingangs erwähnten Anordnung zur Abstützung der Ständerwicklung einer elektrischen Maschine gemäß der Erfindung darin, daß die Rollkörper zwischen einem für sich bekannten, den Wickelkopf versteifenden Stützring und der Innenfläche des Maschinengehäuses angeordnet sind, wobei die Rollkörper mittels Federn in Richtung der Innenfläche des Maschinengehäuses im kalten Zustand nur so weit angehoben sind, daß zwischen den Rollenkörpern und dem Gehäuseteil ein geringes Spiel vorhanden ist das bei betriebswarmer Maschine durch Dehnung des Wickelkopfes in radialer Richtung aufgehoben ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Rollkörper an der Innenseite und der Außenseite eines zwischen der Innenseite des Gehäuses und dem Stützring angeordneten Zwischenringes angeordnet.
Dabei kann weiterhin erflndungsgemäß eine Rollkörperreihe zwischen der Innenseite des Gehäuses und dem Stützring und eine zweite Rollkörperreihe axial nebeneinander auf verschiedenen Kreisdurchmessern angeordnet sein.
Die erwähnten RolIkörper sind also in radialer Richtung federnd unterstützt, und zwar so, daß im normalen Betriebszustand durch die Federkraft der Wickelköpfe ein Klappern des Wickelkopfes im Gehäuse vermieden wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Stützrollen mit geringem Spiel zum Gehäuse montiert werden. Bei Belastung erhalten die Federn durch die Wärmedehnung des Wickelkopfes eine gewisse Vorspannung.
Zweckmäßigerweise werden als Federelemente Tellerfedem verwendet. Solche Tellerfedern können so bemessen sein, daß sie im Falle eines Kurzschlusses der Maschinen durchschlagen, so daß der Stützring zur übertragung des Kurzschlußmomentes von der Wicklung auf das Maschinengehäuse kraftschlüssig mit diesem verbunden ist. Der maximale Federweg der Tellerfedern ist kleiner gewählt als die maximal zulässige Durchbiegung des Stützringes. Eine Sicherung gegen Verdrehung des Wickelkopfes ist durch am Gehäuse angebrachte Längskeile, die in in den Stätzring eingearbeitete Nuten eingreifen, ge-Oeben.
c Ein Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
F i g. 1 zeigt einen Schnitt in axialer Richtung durch die Wickelkopfpartie der Maschine; F i g. 2 zeigt -einen Schnitt durch die Federelemente und die Rollen aufnehmende Bohrung des Stätzringes; F i g. 3 zeigt eine Ausführung mit einem die Rollen abstützenden Zwischenring zwischen Gehäuse und Stützring und die F i g. 4 die Sicherung gegen Verdrehung des Wickelkopfes durch einen in eine Nut eingreifenden Längskeil.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 sind an dem Wickelkopf 1 radiale Stützrippen 2 angeordnet, die den Stätzring 3 tragen. Der Stützring 3 ist mit den radialen Stützrippen 2 kraftschlüssig verbunden. In an der Außenseite des Stützringes 3 angeordneten Bohrungen sind Stützrollen 4 federnd gelagert, die in jeweils in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Reihen angeordnet sind. Aus Anpassungs- und Montagegründen können der Stützring und die Innenfläche des Maschinengehäuses 5 im Durchmesser abgesetzt sein, so daß die beiden Reihen von Rollen jeweils auf zwei verschieden großen Durchmessern angeordnet sind.
Die Stützrollen können sich bei einer durch die Erwärmung der Leiter hervorgerufenen Ausdehnung auf der Innenfläche des Gehäuses der Maschine 5 abrollen, so daß in axialer Richtung wirkende Kräfte nicht auftreten können.
In der F i g. 2 ist die Anordnung der Stützrollen 4 in den Bohrungen des Stützringes 3 detailliert dargestellt. Zur Einstellung der Vorspannung der Tellerfedern 6 können in den Bohrungen des Stützringes Ausgleichbleche 7 eingelegt sein.
In der F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei der sich zwischen der Außenfläche des auf die Stützrippen 2 abstützenden Stützringes 3 und dem Maschinengehäuse 5 ein Zwischenring 8 befindet. Dieser Zwischenring 8 ist sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite mit Bohrungen versehen, in die jeweils von Federn abgestützte Kugeln oder Rollen eingelegt sind. Der Zwischenring ist im Durchmesser sowohl innen als auch außen abgesetzt ausgeführt, so daß sich die beiden Reihen von Kugeln bzw. Rollen jeweils auf verschiedenen Kreisdurchmessem befinden. Eine solche Anordnung hat, gegenüber der im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 der Zeichnung dargestellten, den Vorteil der leichteren Montage, da der Zwischenring nach Beendigung der Montage der Wickelkopfabstützung eingepaßt und eingesetzt werden kann, was besonders bei Maschinen mit axial nicht geteiltem Gehäuse von Vorteil ist.
Nach Einbau des Zwischenringes 8 wird dieser in axialer Richtung durch einen oder mehrere an der Innenfläche des Gehäuses angeordnete Anschlagwinkel 10 festgelegt. Diese können auch als Ring ausgebildet sein.
In der F i g. 4 ist die Partie zwischen Stützring und Gehäuse dargestellt. Im Stützring 3 ist eine Nut eingearbeitet, in die ein an der Innenseite des Gehäuses eingeschweißter Keil 11 eingreift, womit die Wickelkopfabstützung gegen Verdrehung gegenüber dem Maschinengehäuse gesichert ist. Bei Verwendung eines Zwischenringes 8 gemäß F i g. 3 kann auf ähnliche Weise eine Sicherung des Ringes gegen Verdrehen erfolgen.

Claims

Patentansprüche: 1. Anordnung zur Abstützung der Stirnverbindungen der Ständerwicklung einer elektrischen Maschine großer axialer Länge - insbesondere Turbogenerator - mit einer Einrichtung zur Erleichterung einer axialen Verschiebung der Wickelköpfe bei Erwärmung mittels sich auf Rollbahnen bewegender Rollkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper (4) zwischen einem für sich bekannten, den Wickelkopf (1) versteifenden Stützring (3) und der Innenfläche des Maschinengehäuses (5) angeordnet sind, wobei die Rollkörper mittels Federn in Richtung der Innenfläche des Maschinengehäuses im kalten Zustand nur so weit angehoben sind, daß zwischen den Rollkörpern (4) und dem Gehäuseteil (5) ein geringes Spiel vorhanden ist, das bei betriebswariner Maschine durch Dehnung des Wickelkopfes in radialer Richtung aufgehoben ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper an der Innenseite und der Außenseite eines zwischen der Innenseite des Gehäuses und dem Stützring angeordneten Zwischenringes angeordnet sind. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rollkörperreihe zwischen der Innenseite des Gehäuses und dem Stützring und eine zweite Rollkörperreihe axial nebeneinander auf verschiedenen Kreisdurchmessern angeordnet sind. 4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpressung der Rollkörper an das Gehäuse bzw. an den Stätzring Tellerfedern in Bohrungen des Stützringes bzw. des Zwischenringes angeordnet sind. 5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine solche Dimensionierung der Bohrungen und der Tellerfedern, daß zur übertragung anomal großer radialer Kräfte der Stützring mit dem Maschinengehäuse kraftschlüssig verbunden ist.