DE1463796B2 - Axially movable and radially fixed end winding bracket for the stator winding of a turbo generator - Google Patents
Axially movable and radially fixed end winding bracket for the stator winding of a turbo generatorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine axial bewegliche und radial fixierte Wickelkopfhalterung für die Statorwicklung eines Turbogenerators, bei welchem die Wickelköpfe mittels Keilen und Zwischenstücken distanziert und zwischen zwei konzentrischen Isolierungen festgehalten sind.The invention relates to an axially movable and radially fixed winding head holder for Stator winding of a turbo generator, in which the end windings are made by means of wedges and spacers distanced and held between two concentric isolations.
Diese Wickelköpfe, welche auf der Außenseite des magnetischen Ringes, dem Statorpaket, angeordnet sind, können auf drei verschiedene Arten verwirklicht werden:These end windings, which are arranged on the outside of the magnetic ring, the stator core can be achieved in three different ways:
a) Die Verbindungen sind als Kreisevolventen ausgebildet und verlangen minimale axiale Platzbedürfnisse. a) The connections are designed as circular involutes and require minimal axial space requirements.
b) Die Verbindungen sind schraubenförmig ausgeführt und ergeben diametral kleinste Platzbeanspruchung. b) The connections are helical and result in the smallest possible space requirement.
c) Die Verbindungen sind als Evolventen auf einem Kegelstumpf ausgebildet und liegen zwischen den beiden Ausführungen unter a) und b).c) The connections are designed as involutes on a truncated cone and lie between the two statements under a) and b).
Im allgemeinen wird die letzterwähnte Ausführung für große Turbogeneratoren verwendet.In general, the last-mentioned design is used for large turbo-generators.
Die Befestigung der Wickelköpfe der Statorwicklung dieser Turbogeneratoren großer Leistung stellt infolge der großen Anforderungen, welchen diese Wickelköpfe unterworfen sind, gewisse Probleme. Diese Anforderungen beruhen auf elektromagnetischen Kraftwirkungen, insbesondere bei Kurzschluß, auf Schwingungserscheinungen und auf unterschiedlichen Wärmedehnungen der Statorstäbe gegenüber dem Statoreisen während des Betriebes.The attachment of the end turns of the stator winding of these turbo-generators represents great power due to the great demands to which these end windings are subjected, certain problems. These requirements are based on electromagnetic force effects, especially in the event of a short circuit, on vibration phenomena and on different thermal expansions of the stator bars the stator iron during operation.
In der USA.-Patentschrift 3 089 048 ist eine Wikkelkopfhalterung mit inneren und äußeren Halterungsgliedern, Spanngliedern und Abstandshaltern beschrieben, die ebenfalls einen Käfig bilden, der um die Leiterstäbe zusammengespannt wird und praktisch einen starren Wickelkopf bildet. Um bei Wärmeausdehnungen und -zusammenziehungen der in den Nuten liegenden Teile der Statorstäbe eine Bewegung des gesamten Wickelkopfes in axialer Richtung zu ermöglichen, sind die äußeren Halterungsglieder über mit Gleitlager versehene Halterungsarme mit der Statorpreßplatte verbunden. Bei dieser Art der Befestigung der Statorwickelköpfe über Gleitlager tritt eine gleitende Lagerreibung auf, die bei einer freien axialen Bewegungsmöglichkeit des Wikkelkopfes zur Vermeidung eines Klemmens des Lagerzapfens in radialer Richtung ein gewisses Lagerspiel zwangläufig erfordert.U.S. Patent 3,089,048 discloses a winding head mount with inner and outer mount members, Described tendons and spacers, which also form a cage around the conductor bars is clamped together and practically forms a rigid end winding. To at Thermal expansions and contractions of the parts of the stator bars lying in the grooves cause a movement To enable the entire end winding in the axial direction, are the outer support members Connected to the stator press plate via mounting arms provided with slide bearings. With this species the attachment of the stator end windings by means of slide bearings causes sliding bearing friction, which leads to a free axial movement of the winding head to avoid jamming of the Journal in the radial direction inevitably requires a certain amount of play.
Die deutsche Patentschrift 579 236 zeigt eine mechanische Abstützung der Statorstirnbögen mit radial verlaufenden Wickelkopfleitern, bei der eine Lockerung der Abstützung beim Auftreten von Kurzschlüssen verhindert werden soll. Es handelt sich um eine Wickelkopfbefestigung, die eine axial starre und radial elastische Pressung der Wickelköpfe bewirkt, und zwar unter Anwendung einer selbsthemmenden Verkeilung für die Aufrechterhaltung der elastischen radialen Pressung. Eine axiale Bewegung des Wickelkopfes bei Temperaturänderungen der Statorwicklung ist bei dieser Wickelkopfabstützung nicht möglich.The German patent specification 579 236 shows a mechanical support of the stator end arches radially extending end-winding ladders, in which a loosening of the support when the occurrence of Short circuits should be prevented. It is a winding head attachment that has an axial causes rigid and radially elastic compression of the end windings, using a self-locking wedging for maintaining the elastic radial compression. An axial one Movement of the end winding when the temperature changes in the stator winding is supported by this end winding not possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine axial bewegliche und radial fixierte Wickelkopfhalterung für die Statorwicklung eines Turbogenerators zu schaffen, die eine reibungslose axiale Bewegung der Wickelköpfe bei Wärmedehnung gewährleistet aber jegliche radiale Bewegung infolge Kurzschlußkräfte verhindert.The invention is based on the object of an axially movable and radially fixed end winding holder for the stator winding of a turbo generator to create smooth axial movement however, the winding overhangs guarantee any radial movement as a result of thermal expansion Short-circuit forces prevented.
Die Erfindung ist bei einer Wickelkopfhalterung der eingangs genannten Art darin zu sehen, daß der äußere Isolierring gegen Gehäuseteile in radialer Richtung über Gleitkeile, die bei Wärmedehnung des Wickelkopfes axiale Verschiebungen des Isolierrings gestatten, festgelegt und mit dem StatorgehäuseThe invention is to be seen in a winding head holder of the type mentioned in that the outer insulating ring against housing parts in the radial direction via sliding wedges, which in the event of thermal expansion of the end winding allow axial displacements of the insulating ring, fixed and with the stator housing
ίο über elastische Teile verbunden ist, die beim Erkalten
und Zusammenziehen des Wickelkopfes die Bewegung des Isolierringes in seine Ausgangslage
unterstützen.
Mit der erfindungsgemäßen Wickelkopfhalterung ist eine freie reibungslose axiale Bewegung der
Wickelköpfe bei Wärmedehnungen sowie eine Rückkehr der Wickelköpfe in die Ausgangslage bei Abkühlung
der Wicklung stets gewährleistet, wobei die Verkeilung zwischen dem Ring und Statorgehäuseίο is connected via elastic parts that support the movement of the insulating ring into its starting position when the end winding cools down and contracts.
With the winding head holder according to the invention, a free, smooth axial movement of the winding heads in the event of thermal expansion and a return of the winding heads to the starting position when the winding cools is always guaranteed, with the wedging between the ring and stator housing
zo die radiale Fixierung des Ringes in jeder Lage sicherstellt.zo ensures the radial fixation of the ring in every position.
Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, die einen Ausschnitt aus einem Axialschnitt durch einen Statorkörper mit Wickelkopf zeigt.An embodiment according to the invention is explained in more detail with reference to the drawing, which shows a detail from an axial section through a stator body with winding head.
In der Figur sind zwei Leiterstäbe 1 und 2 einer Statorwicklung dargestellt, welche in ein und derselben Nut eines Stators 3 liegen, unter sich verkeilt und an ihrem Austritt aus dem Stator durch einen Isolierkeil 4 miteinander verbunden sind. Der Keil 4 ist am Stator 3 befestigt. Von diesem Isolierkeil 4 weg sind die beiden Stäbe 1 und 2 abgebogen und bilden die Wickelköpfe 5 und 6, welche die Form von auf einem Kegelstumpf aufgewundenen Evolventen besitzen, mit der Statorachse als Achse. Der Wickelkopf 5 des äußeren Leiterstabes 1 ist mittels eines Verbindungsstückes 7 mit dem Wickelkopf 6 des innen liegenden Stabes 2 verbunden, welcher in einer, um einen gewissen Winkelbetrag versetzten zweiten Nut angeordnet ist.In the figure, two conductor bars 1 and 2 of a stator winding are shown, which in one and the same Groove of a stator 3 are wedged under and at their exit from the stator by a Isolating wedge 4 are connected to one another. The wedge 4 is attached to the stator 3. From this insulating wedge 4 away, the two rods 1 and 2 are bent and form the winding heads 5 and 6, which the shape have involutes wound on a truncated cone, with the stator axis as the axis. Of the The end winding 5 of the outer conductor bar 1 is connected to the end winding 6 by means of a connecting piece 7 of the inner rod 2 connected, which in a, offset by a certain angular amount second groove is arranged.
Die Zwischenräume zwischen den Wickelkopfstäben sind in tangentialer Richtung durch isolierende Beilagen derart ausgefüllt, daß das ganze Gebilde des Wickelkopfes möglichst starr ist.The spaces between the end winding bars are in the tangential direction by insulating Supplements filled out in such a way that the entire structure of the winding head is as rigid as possible.
Gruppen von drei radial angeordneten Isolierstützen 9,10 und 11, sind in vorgesehener Anzahl gleichmäßig auf einer ringförmigen Fläche verteilt, um den Wickelköpfen 5 und 6 eine ausgezeichnete und vollständige Formbeständigkeit zu vermitteln. Diese Stützen 9 bis 11 sind mit vorspringenden Teilen 12 versehen, welche in entsprechende Ausnehmungen 13 der anderen Stützen eingreifen.Groups of three radially arranged insulating supports 9, 10 and 11 are uniform in the intended number Distributed on an annular surface, around the winding heads 5 and 6 an excellent and complete To convey dimensional stability. These supports 9 to 11 are provided with protruding parts 12 provided, which engage in corresponding recesses 13 of the other supports.
Die Isolierstütze 9 stützt -sich auf den Wickelkopf des einen Leiterstabes 5, die Isolierstütze 11 auf den Leiterstab 6 und die Isolierstütze 10 ist zwischen die beiden vorerwähnten Stützen 9 und 11 sowie zwischen die beiden Leiterstäbe 5 und 6 eingeschoben. Isolierstifte 14, von welchen nur die Achsen angedeutet sind, vereinigen die Isolierstützen 9,10 und 11 mit den Leiterstäben. Die ganze Isolierstützgruppe sichert den Wickelköpfen eine vollständige Formstabilität. The insulating support 9 is based on the winding head of a conductor bar 5, the insulating support 11 on the Conductor bar 6 and the insulating support 10 is between the two aforementioned supports 9 and 11 and between the two conductor bars 5 and 6 inserted. Insulating pins 14, of which only the axes are indicated unite the insulating supports 9, 10 and 11 with the conductor bars. The whole insulation support group ensures complete dimensional stability of the winding heads.
Das radiale Festhalten der Wickelköpfe mit ihren Isolierstützen wird mittels konzentrischer Isolierringe bewerkstelligt, nämlich eines inneren Ringes 15 und eines äußeren Ringes 16.The radial retention of the winding heads with their insulating supports is achieved by means of concentric insulating rings accomplished, namely an inner ring 15 and an outer ring 16.
Die richtige Lage der Isolierstützen 11 auf dem inneren Ring 15 wird mittels Anpaßkeilen 17The correct position of the insulating supports 11 on the inner ring 15 is determined by means of adjusting wedges 17
sichergestellt, die auf den Isolierstiitzen 11 durch Stifte 18 gehalten werden. Die gleichmäßig radiale Pressung der Verbindung auf den äußeren Ring 16 wird durch Isolierkeile 19 sichergestellt, welche zwischen jeder Isolierstütze 9 und dem Ring 16 in Nuten 20 auf der Ringinnenfläche angetrieben sind. Sperrteile 21 und 22, die mittels Schrauben auf den Isolierstiitzen 9 und 11 festgehalten sind, verbinden das Ganze.which are held on the insulating supports 11 by pins 18. The evenly radial Pressing the connection on the outer ring 16 is ensured by insulating wedges 19, which between each insulating support 9 and the ring 16 are driven in grooves 20 on the inner surface of the ring. Locking parts 21 and 22, which are held by means of screws on the insulating supports 9 and 11, connect the Whole.
Um ein gutes Festhalten des äußeren Ringes 16, welcher die in den Wickelköpfen entstehenden Kräfte aufnehmen muß, sicherzustellen, wird dieser Ring 16 am Gehäuseteil 23 mit Hilfe von Zwischenkeilen 24 festgehalten, welche vorzugsweise gleichmäßig in Nuten 25 auf der Außenfläche des Ringes 16 angeordnet sind und in axialer Richtung durch Federn 26 in ihrer Sperrlage gehalten werden. Diese Federn 26 sind in Ausnehmungen 27 eines Ringes 28 angeordnet, welcher am Statorgehäuseteil 29 befestigt ist und ein einwandfreies Zusammenpressen der Keile 24 sichert. Die ""auftretenden Kräfte werden damit durch den Ring 16 auf das Gehäuse der Maschine übertragen. Um der Statorwicklung im Falle des Erwärmens in axialer Richtung ein freies Dehnen zu ermöglichen, ohne daß die Befestigung der Wikkelköpfe darunter leidet und ohne daß in diesen zusätzliche Kräfte hervorgerufen werden, werden Gleitkeile 30 zwischen dem Ring 16 und den Keilen 24 eingeführt, welche die Reibung auf ein Minimum begrenzen und damit dem Ring 16 die Möglichkeit geben, einer Verschiebung des Wickelkopfes zu folgen.In order to hold the outer ring 16 firmly in place, which is the result of the winding overhangs Must absorb forces to ensure this ring 16 is attached to the housing part 23 with the aid of intermediate wedges 24 held, which preferably evenly in grooves 25 on the outer surface of the ring 16 are arranged and are held in the axial direction by springs 26 in their blocking position. These Springs 26 are arranged in recesses 27 of a ring 28 which is fastened to the stator housing part 29 and that the wedges 24 are properly pressed together. The "" occurring forces will be thus transmitted through the ring 16 to the housing of the machine. To the stator winding in the case of heating to allow free stretching in the axial direction without the attachment of the winding heads suffers from it and without generating additional forces in it Sliding wedges 30 are inserted between the ring 16 and the wedges 24, which keeps friction to a minimum limit and thus give the ring 16 the opportunity to shift the end winding follow.
Die Rückkehr der Wickelköpfe in die Ausgangslage beim Erkalten der Statorwicklung wird durch Rückruhrvorrichtungen des Ringes 16 sichergestellt, welche über seinen Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind und aus Gewindestiften 31 bestehen, die in den Statorkörper 29 eingeschraubt und mit dem Ring 16 über Federn 32 elastisch verbunden sind. Diese Federn 32 sind durch eine Mutter 33 in einer Ausnehmung 34 des Ringes gehalten. Wenn durch unterschiedliche Ausdehnung der Wickelköpfe und des Stators der Ring 16 vom Statorkörper 29 weg bewegt wird, werden die Federn 32 zusammengedrückt. Beim Erkalten und Zusammenziehen der Wickelköpfe drücken die Federn 32, welche sich auszudehnen versuchen, den Ring 16 in seine Ausgangslage zurück.The return of the end windings to their starting position when the stator winding cools down is achieved Restraint devices of the ring 16 ensured, which are arranged evenly distributed over its circumference are and consist of threaded pins 31 which are screwed into the stator body 29 and with the Ring 16 are elastically connected via springs 32. These springs 32 are by a nut 33 in a Recess 34 of the ring held. If by different expansion of the winding heads and of the stator, the ring 16 is moved away from the stator body 29, the springs 32 are compressed. When the end turns cool down and pull together, the springs 32 press, which move try to expand the ring 16 back to its original position.
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