DE19832680A1

DE19832680A1 - Variable Schaltverbindung und Verfahren zum Umschalten für die Wicklungsanfänge und -enden einer Läuferwicklung einer drehenden elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE19832680A1
Application number: DE1998132680
Authority: DE
Inventors: Tatjana Reinhold
Original assignee: VEM Sachsenwerk GmbH
Current assignee: VEM Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: DE19832680C2

Abstract

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine spätere Änderung der Schaltungsart der elektrischen Maschine, z. B. von einer Parallelschaltung in eine Reihenschaltung bzw. umgekehrt, vornehmen zu können, ohne daß die Maschine neu bewickelt werden muß und trotz enger Platzverhältnisse innerhalb der Maschine eine schnelle Änderung erfolgen kann. DOLLAR A Dazu sind am Wellenende ein Sternpunktring 4, Umkehrungen 10, Schaltverbindungen 17 und 18 einschließlich Kontaktfahnen 12 angeordnet, wobei alle Teile durch paarweise Befestigungs- und Isolationselemente 2, 6; 8, 13; 16.1, 16.2; 16.3, 16.4 an einem Wellenabsatz 1 gehalten werden. DOLLAR A Des weiteren sind außerdem Zwischenableitungen 19, 20 und Ableitungen 21, 22 erforderlich. Bei Umrüstung in eine Reihenschaltung werden Kontaktsegmente am Aufstellungsort der Maschine ohne Ausbau des Läufers aus dem Ständer entfernt und Reihenschaltungsverbinder 5, 9 und Direktschaltungsverbinder 15 montiert. DOLLAR A Das Anwendungsgebiet der Erfindung betrifft vorzugsweise die Herstellung von drehenden elektrischen Hochspannungsmaschinen.

Description

Die Erfindung betrifft eine variable Schaltverbindung und für die Wicklungsanfänge und -enden der Läuferwicklung im Bereich des Wellenendes einer drehenden elektrischen Maschine mittels Kontaktsegmente insbesondere in Hochspannungsmaschinen und ein Verfahren zum Umschalten der variablen Schaltverbindung.

Die Wicklungsanfänge und -enden sind in der Regel direkt im Bereich der Wicklung miteinander verbunden, um die gewünschte elektrischen Schaltungsart der Maschine zu realisieren. So wird in der DE 31 05 318 zum Beispiel ein elektrisch leitender Schaltring an einer Läuferstirnseite eingesetzt, der am Umfang verteilte Schaltringhaken besitzt. Diese Schaltringhaken ermöglichen eine ununterbrochene Wicklungsdrahtführung bei der maschinellen Fertigung der Spulengruppen.

In der DE 38 40 666 wird an einem Wellenende eine Kontaktscheibe mit Netzanschlußkontakten und einem Drahtendenträger in Zusammenwirkung mit Kontaktsegmenten eingesetzt. Mittels elektrisch voneinander isolierten Brücken kann die jeweils gewünschte Schaltverbindung hergestellt werden.

Die vorstehenden technischen Lösungen, die als Beispiel für alle Schaltverbindungen gelten, können nach ihrer Herstellung nicht mehr geändert werden, d. h. eine spätere Änderung der Schaltungsart in der Maschine ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine spätere Änderung der Schaltungsart der elektrischen Maschine, z. B. von einer Parallelschaltung in eine Reihenschaltung, vorzunehmen zu können, ohne daß die Maschine neu bewickelt werden muß und trotz enger Platzverhältnisse ohne Ausbau des Läufers innerhalb der Maschine eine schnelles Umschalten durch die variable Gestaltung der Schaltverbindung erfolgen kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen in der Möglichkeit, ohne großen Aufwand eine spätere Änderung der Schaltungsart an der elektrischen Maschine ohne den Läufer ausbauen zu müssen vorzunehmen. Weiterhin ist die platzsparende Ausführungsform der Schaltverbindung zu erwähnen. Durch Austausch einzelner Kontaktsegmente kann eine Maschine außerhalb des Schaltraumes von einer Parallelschaltung in eine Reihenschaltung bzw. umgekehrt ohne Probleme umgewandelt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1.1 die Prinzipschaltung eines Schleifringläufers in Parallelschaltung im Bereich der Wickelköpfe,

Fig. 1.2 die Prinzipschaltung eines Schleifringläufers in Reihenschaltung im Bereich der Wickelköpfe,

Fig. 1.3 die Prinzipschaltung eines Schleifringläufers außerhalb des Schaltraumes der Maschine in Parallelschaltungsausführung,

Fig. 1.4 die Prinzipschaltung eines Schleifringläufers außerhalb des Schaltraumes der Maschine in Reihenschaltungsausführung,

Fig. 2 die Schnittdarstellung durch die einzelnen Ebenen der Schaltungsverbindungen und deren Befestigung außerhalb des Schaltraumes der Maschine,

Fig. 3 die Draufsicht auf den Sternpunktring mit Kontaktfahnen 12 und Befestigungs- und Isolationselementen in der ersten Ebene,

Fig. 4 die Draufsicht auf die Umkehrungen (10) und Direktschaltungsverbinder (15) zum Schleifring, in der 2. Ebene

Fig. 5 die Draufsicht auf die Schaltverbindungen 17 und die Zwischenableitungen 19 in der dritten Ebene,

Fig. 6 die Draufsicht auf die Schaltverbindungen 18 und die Zwischenableitungen 20 in der vierten Ebene,

Fig. 7 die Schnittdarstellung der ersten und 2. Ebene bei Reihenschaltung mit einem Reihenschaltungsverbinder 9,

Fig. 8 die Schnittdarstellung einer Direktableitung 15 bei Reihenschaltung mit den zugehörigen Haltestücken 14.

Die gesamte variable Schaltverbindung der erfindungsgemäßen Lösung für die Wicklungsanfänge und -enden der Läuferwicklung im Bereich des Wellenendes außerhalb des Schaltraumes der Maschine besteht aus einer Vielzahl einzelner Kontaktsegmente, die durch speziell ausgebildete mehrere paarweise Befestigungs- und Isolationselemente 2, 6; 8, 13; 16.1, 16.2; 16.3, 16.4 in bis zu vier Ebenen hintereinander an der Welle an der Stirnfläche eines Wellenabsatzes 1 austauschbar befestigt sind. Im Inneren sind diese paarweisen Befestigungs- und Isolationselemente mit Aussparungen 3 versehen, die den entsprechend eingelegten Kontaktsegmenten angepaßt sind. Bei der Schaltungsart Reihenschaltung stützen in einer ersten Ebene die paarweisen Befestigungs- und Isolationselemente 2 und 6 einen Sternpunktring 4 am Wellenende zur Welle an dem Wellenabsatz 1 ab. Dazu ist in die Stirnseiten der Befestigungs- und Isolationselemente 2 und 6 (ist symmetrisch zu 2) eine dem Sternpunktring 4 angepaßte Aussparung 3 eingearbeitet. Der Sternpunktring 4 ist als ein geschlossener Kreisring aus Flachmaterial ausgebildet, an dem drei radial nach außen gerichtete Kontaktfahnen 12, die Schraubkontaktflächen besitzen, vorzugsweise im Abstand von 80°, 120° und 160°, angeordnet sind. In Fig. 3 ist eine günstige Anordnung mehrerer Befestigungs- und Isolationselemente zur Fixierung des Sternpunktringes 4, Umkehrung 10, Schaltverbindungen 17, 18 abgebildet, wobei diese mittels Schrauben 7 und Sicherungsblechen 11 zusammen mit den Kontaktsegmenten der weiteren Ebenen an dem Wellenabsatz 1 befestigt werden.

In der zweiten Ebene sind mehrere paarweise Befestigungs- und Isolationselemente 8 und 13 (ist symmetrisch zu 8) mit Aussparungen 3 angeordnet. In diese sind drei kreisringsegmentartige Umkehrungen 10, vorzugsweise im Abstand von 80°, 120° und 160° eingelegt, an deren Enden paarweise sechs radial nach außen gerichtete Kontaktfahnen 12, die Schraubkontaktflächen besitzen, angeordnet sind. Die Umkehrungen 10 in der zweiten Ebene sind in der Fig. 4 abgebildet. Die Umkehrungen 10 werden mittels mehrerer paarweiser Befestigungs- und Isolationselemente 8 und 13 über die Befestigungs- und Isolationselemente der ersten Ebene durch Schrauben 7 und Sicherungsbleche 11 zusammen mit den Kontaktsegmenten der weiteren Ebenen am Wellenabsatz 1 befestigt.

In einer dritten Ebene sind bei einer 2-Gruppen Parallelschaltung mehrere paarweise Befestigungs- und Isolationselemente 16.1 und 16.2 (ist symmetrisch zu 16.1) mit Aussparungen 3 angeordnet. In diese sind drei kreisringsegmentartige Schaltverbindungen 17, vorzugsweise im Abstand von 80°, 120° und 160° eingelegt, an deren Enden paarweise sechs radial nach außen gerichtete Kontaktfahnen 12, die Schraubkontaktflächen besitzen, angeordnet sind. Die Schaltverbindungen 17 in der dritten Ebene sind in der Fig. 5 abgebildet. Die Schaltverbindungen 17 werden mittels mehrerer paarweiser Befestigungs- und Isolationselemente 16.1 und 16.2 über die Befestigungs- und Isolationselemente der ersten Ebenen und gegebenenfalls über nicht abgebildete Distanzstücke durch Schrauben 7 und Sicherungsbleche 11 zusammen mit den Kontaktsegmenten der weiteren Ebene am Wellenabsatz 1 befestigt.

In einer vierten Ebene sind bei einer 2-Gruppen Parallelschaltung mehrere paarweise Befestigungs- und Isolationselemente 16.3 und 16.4 (ist symmetrisch zu 16.3) mit Aussparungen 3 angeordnet. In diese sind drei kreisringsegmentartige Schaltverbindungen 18, vorzugsweise im Abstand von 80°, 120° und 160° eingelegt, an deren Enden paarweise sechs radial nach außen gerichtete Kontaktfahnen 12, die Schraubkontaktflächen besitzen, angeordnet sind. Die Schaltverbindungen 18 in der vierten Ebene sind in der Fig. 6 abgebildet. Die Schaltverbindungen 18 werden mittels mehrerer paarweiser Befestigungs- und Isolationselemente 16.3 und 16.4 über die Befestigungs- und Isolationselemente der ersten Ebenen und gegebenenfalls über nicht abgebildete Distanzstücke durch Schrauben 7 und Sicherungsbleche 11 am Wellenabsatz 1 befestigt.

Des weiteren sind sechs Ableitungen der Läuferwicklung, jeweils in zwei Gruppen, mit drei Schaltverbindungen 17 der dritten Ebene über sechs Zwischenableitungen 19 und über sechs Kontaktfahnen 12 miteinander verbunden. Drei Kontaktfahnen 12 der Schaltverbinder 17 sind ihrerseits über drei Ableitungen 21 mit dem zugehörigen Schleifring verbunden.

Weitere sechs Ableitungen der Läuferwicklung sind jeweils in zwei Gruppen in der vierten Ebene mit drei Schaltverbindungen 18 über sechs Zwischenableitungen 20 und über sechs Kontaktfahnen 12 miteinander verbunden. Drei Kontaktfahnen 12 der Schaltverbinder 18 sind ihrerseits über drei Ableitungen 22 mit dem zugehörigen Schleifring verbunden. Bei der Umschaltung der 2-Gruppen-Parallelschaltung in eine Reihenschaltung sind in der dritten und vierten Ebene lediglich alle paarweisen Befestigungs- und Isolationselemente 16.1, 16.2; 16.3, 16.4 mit den Schaltverbindern 17, 18, den Zwischenableitungen 19, 20 und den Ableitungen 21, 22 zu entfernen. Dann sind die Ableitungen der Läuferwicklung mit drei Reihenschaltungsverbindern 5 mit dem in der ersten Ebene eingebauten bzw. einzubauenden geschlossenen kreisringartigen Sternpunktring 4 über die drei daran angeordneten radial nach außen gerichteten Kontaktfahnen 12, die Schraubkontaktflächen besitzen zu verbinden. Sechs Ableitungen der Läuferwicklung werden jeweils in zwei Gruppen mittels sechs Reihenschaltungsverbinder 9 mit den in der zweiten Ebene eingebauten bzw. einzubauenden drei kreisringsegmentartigen Umkehrungen 10 über die paarweise an den Enden angeordneten radial nach außen gerichteten sechs Kontaktfahnen 12, die Schraubkontaktflächen besitzen, verbunden. Die anderen drei noch freien Ableitungen der Läuferwicklung werden mittels drei Direktverbindungen, 15, die mit Haltestücken 14 am Wellenabsatz 1 befestigt sind mit dem zugehörigen Schleifring verbunden.

Beim erfindungsgemäße Verfahren zum Umschalten der variable Schaltverbindung für die Wicklungsanfänge und -enden der Läuferwicklung im Bereich des Wellenendes einer drehenden elektrischen Maschine insbesondere in Hochspannungsmaschinen werden bei der Montage im Herstellungswerk alle Kontaktsegmente so angeordnet und vorgefertigt, daß ein problemloses Umrüsten von einer Parallelschaltung in eine Reihenschaltung bei Bedarf jederzeit möglich ist. Die werksseitig komplett montierten Schaltverbindungen (17, 18), Zwischenableitungen (19, 20) und Ableitungen (21, 22), die eine 2-Gruppen-Parallelschaltung darstellen, können am Aufstellungsort der Maschine, d. h. beim Kunden ohne Ausbau des Läufers aus dem Ständer demontiert werden und durch die standardisierten und vorgefertigten neun Reihenschaltungsverbinder (5, 9) und drei Direktschaltungsverbinder (15) ersetzt werden. Dabei ist es unerheblich ob die Maschine bereits längere Zeit in Parallelschaltung betrieben worden ist. Die Verbindungen der Kontaktsegmente sind vorzugsweise in geschraubter Ausfertigung ausgeführt. Dadurch ist ein schnelles Umrüsten und eine umgehende Inbetriebnahme in der anderen Schaltungsart gewährleistet.

Bezugszeichenliste

1

Wellenabsatz

2

Befestigungs- und Isolationselement

3

Aussparung

4

Sternpunktring

5

Reihenschaltungsverbinder

6

Befestigungs- und Isolationselement

7

Schrauben

8

Befestigungs- und Isolationselement

9

Reihenschaltungsverbinder

10

Umkehrungen

11

Sicherungsbleche

12

Kontaktfahnen

13

Befestigungs- und Isolationselement

14

Haltestücke

15

Direktschaltungsverbinder

16.1

Befestigungs- und Isolationselement

16.2

Befestigungs- und Isolationselement

16.3

Befestigungs- und Isolationselement

16.4

Befestigungs- und Isolationselement

17

Schaltverbindungen

18

Schaltverbindungen

19

Zwischenableitungen

20

Zwischenableitungen

21

Ableitungen

22

Ableitungen

Claims

1. Variable Schaltverbindung für die Wicklungsanfänge und -enden einer Läuferwicklung einer drehenden elektrischen Maschine mittels Kontaktsegmente im Bereich des Wellenendes, dadurch gekennzeichnet,

- daß einerseits bei 2-Gruppen-Parallelschaltung am Läuferwellenende an der Stirnfläche eines Wellenabsatzes (1) verteilt mehrere paarweise Befestigungs- und Isolationselemente (2, 6; 8, 13; 16.1, 16.2; 16.3, 16.4) hintereinander angeordnet sind, die paarweise im Inneren mit Aussparungen (3) versehen sind,
- daß in einer ersten Ebene die Aussparung (3) der paarweisen Befestigungs- und Isolationselemente (2, 6) einem eingelegten geschlossenen kreisringartigen Sternpunktring (4) angepaßt ist, an dem drei radial nach außen gerichtete Kontaktfahnen (12), die Schraubkontaktflächen besitzen, angeordnet sind,
- daß in einer zweiten Ebene die Aussparung (3) der paarweisen Befestigungs- und Isolationselemente (8, 13) drei eingelegten kreisringsegmentartigen Umkehrungen (10) angepaßt ist, an die paarweise sechs radial nach außen gerichtete Kontaktfahnen (12), die Schraubkontaktflächen besitzen, angeordnet sind,
- daß in einer dritten Ebene die Aussparung (3) der paarweisen Befestigungs- und Isolationselemente (16.1, 16.2) drei eingelegten kreisringsegmentartigen Schaltverbindungen (17) verschiedener Größe angepaßt ist, an die paarweise sechs radial nach außen gerichtete Kontaktfahnen (12), die Schraubkontaktflächen besitzen, angeordnet sind,
- daß in einer vierten Ebene die Aussparung (3) der paarweisen Isolationselemente (16.3, 16.4) drei eingelegten kreisringsegmentartigen Schaltverbindungen (18) angepaßt ist, an die paarweise sechs radial nach außen gerichtete Kontaktfahnen (12), die Schraubkontaktflächen besitzen, angeordnet sind,
- daß alle paarweisen Befestigungs- und Isolationselemente (2, 6; 8, 13; 16.1, 16.2; 16.3, 16.4) einschließlich der im Inneren angeordneten Teile und mit weiteren Distanzstücken mittels vorzugsweise Schrauben (7) und Sicherungsblechen (11) am Wellenabsatz (1) lösbar verbunden sind,
- daß zwischen Ableitungen der Läuferwicklung und drei Schaltverbindungen (17) drei Zwischenableitungen (19) und zwischen Ableitungen der Läuferwicklung und drei Schaltverbindungen (18) drei Zwischenableitungen (20) angeordnet sind,
- daß zwischen drei Schaltverbindungen (17) und dem Schleifring drei Ableitungen (21) und zwischen den drei Schaltverbindungen (18) und dem Schleifring drei Ableitung (22) angeordnet sind
- und daß andererseits bei Reihenschaltung die dritte und vierte Ebene einschließlich der paarweisen Befestigungs- und Isolationssegmente (16.1, 16.2; 16.3, 16.4) mit den Schaltverbindern (17, 18), den Zwischenableitungen (19, 20) und den Ableitungen (21, 22) entfernt sind,
- daß die Ableitungen der Läuferwicklung mittels drei Reihenschaltungsverbinder (5) mit dem in der ersten Ebene eingelegten geschlossenen kreisringartigen Sternpunktring (4) über drei radial nach außen gerichtete Kontaktfahnen (12), die Schraubkontaktflächen besitzen verbunden sind,
- daß die Ableitungen der Läuferwicklung mittels sechs Reihenschaltungsverbinder (9) mit den in der zweiten Ebene eingelegten drei kreisringsegmentartigen Umkehrungen (10) über paarweise radial nach außen gerichtete sechs Kontaktfahnen (12), die Schraubkontaktflächen besitzen, verbunden sind, und das die freien Ableitungen der Läuferwicklung mittels drei Direktverbindungen (15), die mit Haltestücken (14) am Wellenabsatz (1) befestigt sind, mit dem Schleifring verbunden sind.

2. Verfahren zum Umschalten einer variablen Schaltverbindung für die Wicklungsanfänge und -enden einer Läuferwicklung einer drehenden elektrischen Maschine mittels Kontaktsegmente im Bereich des Wellenendes, insbesondere von einer Parallelschaltung in eine Reihenschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die werksseitig komplett montierten Schaltverbindungen (17, 18), Zwischenableitungen (19, 20) und Ableitungen (21, 22), die eine 2-Gruppen-Parallelschaltung darstellen, bei Bedarf am Aufstellungsort der Maschine ohne Ausbau des Läufers aus dem Ständer demontiert werden und durch standardisierte und vorgefertigte neun Reihenschaltungsverbinder (5, 9) und drei Direktschaltungsverbinder (15) ersetzt und verbunden werden.