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STABWIKLUNG FÜR DEN STÄNDER EINER ELEKTRISCHEN MASCHINE Die vorliegende
Erfindung betrifft vorwiegend leistungsstarke elektrische Maschinen, insbesondere
eine Stabwicklung für Ständer elektrischer Maschinen.
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Es sind weitgehend angewendete Stabwicklungen für Ständen Von elektrischen
Maschinen bekannt, bei denen die Stirnteile den der Stäbe an Verbindungsstellen
mit aus einem harten Isolierstoff gefertigten Kappen isolierte Köpfe bilden und
die Höhlräume zwischen den Köpfen und den Kappen mit seiner härt baren isoliermasse
vergossen sind.
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6in Nachteil der bekannten Konstruktion besteht in der schwachen
räumlichen Fixierung der Köpfe der Stirnteile.
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in bezug auf elektrodymamische Beanspruchungen, die bei plötzlichen
Kurzschluß bzw. bei falscher Synchronisation der elektrischen Maschine auftreten.
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Diese Beanspruchungen führen zu einer Verschiebung der Wicklungsstäbe
sowie zum Verschletß der Isolation, und in Wicklungen mit direkter Kühlung zur Störung
der Dichtheit des hydraulischen Systems, was die Betriebssicherheit der elektrischen
Maschinen herabsetzt.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung der oben aufgeführten
Mängel.
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Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, die Zuverlässigkeit
der Stabwicklung des Ständers der elektrischen Maschine durch Verbesserung der Fixierung
dev Stirnteile der Wicklung in der Zone der Köpfe zu erhöhen.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst gauß in der Stabwicklung
des Ständers der elektrischen Maschine, deren Stirnteileköpfe durch Kappen isoliert
sind, wobei die Hohlräume zwischen den Köpfen und den Kappen mit einer härtbaren
isolier masse vergossen sind, erfindungsgemäß zwischen den benachbarten Kappen Abstandsstücke
eingesetzt sind,welche mindestens an einer Seite durch an der seitlichen Oberflache
der angegebenen Kappen ausgeführte Anschläge gegen Verschiebung fixiert sind.
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Es ist zweckmäßig, die erwähnten Abstandsstücke als Keile oder Einlagen
auszubilden und die Einlagen untereinander zu verschrauben.
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Zweckmäßigerweise werden die untereinander verbundenen Einlagen mit
kommunizierenden Hohlräumen ausgestattet und diese mit einer härtbaren Isoliermasse
vergossen.
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Außerdem kommunizieren die Hohlräume zwischen den Köpfen und den
Kappen sowie die Hohlräume der Einlagen und werden mit einer härtbaren Isoliermasse
vergossen., Es ist ratsam, die Enden der Einlagen sphärisch aus zu -führen und auf
entsprechende sphärische Oberflachen der An -schläge zu stützen, sowie die Einlagen
mit den Anschlagen durch Gelenke mit Spiel zu verbinden, wobei das Spiel zwecks
Fixierung der Gelenke mit einer härtbaren Isoliermasse ver -gessen ist.
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Die vorgeschlagende Wicklung weist erhöhte Zuverlässigkeit auf, die
durch Verbesserung der Befestigung der Stirnteile in der Zone der zöpfe erzielt
wird.
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Die erhöhte Starrlleit der Befestigung der Stirnteile schützt die
Wicklung vor Beschädigung unter der Einwirkung von elektrodynamischen Beanspruchungen,
wodurch die Lebensdauer der Isolation und somit die der elektrischen Maschine
als
Ganzes erhöht wird.
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Die vorgeschlagene Wicklung ist besonders in leistungs -starken elektrischen
Maschinen mit hohen elektrischen und
elektromagnetischen Belstungen vorteilhaft, insbesondere in Maschinen mit Flüssigkeitskühlung
der Ständerwicklung, bei denen die el'Ektrodynamischen Beanspruchungen sehr stark,die
eigene Starrheit der Stäbe aber gering ist,und die Köpfe mit unmittelbar angrenzenden
Abschnitten der'Sta0%e einen ziemlich großen Anteil des Stirnteiles der Wicklung
ausmachen.
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In den Maschinen mit Flüssigkeitskühlung führt die vor -liegende
Erfindung zur Verminderung der Vibration und somit sur Herabsetzung der Störanfälligkeit
der Hohlleiter und hydraulischen Verbindungsstücke Von Vorteil ist die Anwendung
der vorliegenden Erfindung in leistungsstarken Turbogeneratoren,vertikal angeordneten
Wasserkraftgeneratoren und Synchronphasenschiebern.
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Die Wirtschaftlichkeit der Anwendung der Erfindung kommt durch die
Erhöhung der Betriebssicherheit der elektrischen Maschine im ganzen infolge der
Herabsetzung des Aufwandes Reparaturarbeiten und Verminderung eines Energiemangels
beim Verbraucher zustande.
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Die vorliegende Erfindung ist in endgültigen Entwürfen
des
250 MW - Wasserkraftgenerators für das Tschirkeisk - Wasser -kraftwerk und des 300
MW -Wasserkraftgenerators mit inner -halb der Leiter gekühlter Ständerwicklung fiir
Nurek - Wasserkraftwerk angewendet.
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Im weiteren wird der Erfindungsgegenstand an Ausführungs beispielen
an Hand der beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen einen Fig. 1 - Ständerteil
mit Wicklungen im Schnitt; Fig. 2 - den Schnitt II - II aus Fig. 1 mit keilförmig
ausgebildeten Abstandsstücken; Qigj 3 - , aus auseinanderschraubbarenEinlagen gebildete
Abstandsstücke im Schnitt gem. Fig. 2; Fig. 4 - aus hohlenmit Isoliermasse vergessenen
Einlagen gebildete Abstandstücke i Schnitt gem. Fig. 2; Fig. 5 - Abstandsstücke
gem; Fig.4 mit untereinander kom -munizierenden mit Isoliermasse vergessenen Hohlräumen;
Fig. 6 - Abstandsstücke gem. Fig. 3 aus über sphärische Oberflächen verbundenen
Einlagen und Anschlagen; Fig. 7 - Schnitt II - II der Fig. 1 mit Abstandsstücken,
die aus gelenkig mit den Anschlägen verbundenen Einlagen ausgebildet sind.
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Wie aus Fig. 1 ersiohtlich,bilden die Stirnteile 1,2 der
Stäbe
3,4 der Standerwicklung 5 in ihrer Verbindungsstelle Köpfe 6, 7 (Fig. 2) auf welche
aus einem barten Isolier -stoff eferti6"te Kappen 8,9 aufgesetzt sind .Die IIohl
raume 10,11 zwischen den Köpfen 6,7 und-den Kappen 8,9 sind mit einer härtbaren
Isoliermasse vergossen.
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Zwischen den Kappen 8,9 der benachbarten Köpfe 6,7 ist, ein Reil
12 eingesetzt,der mit an der seitlichen Oberfläche der Kappen 8,9 ausgeführten Anschlägen
fixiert ist.
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Die beispielsweise bei einem Kurzschluß auftretenden elektrodynamischen
Beanspruchungen sind bestrebt,die benach -barten Köpfe 6, 7 gegeneinander zu verschieben.
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Die tangential auf gegenseitige Annäherung der Köpfe 6,7 wirkenden
Kräfte werden von dem auf Druck beanspruchten Keil 12 aufgenommen.
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Der Keil 12 nimmt über die Anschlage 13,14 auch die auf die Köpfe
6,7 in radialer Richtung wirkenden Kräfte aufi Sind die radialen Kräfte nicht sehr
groß oder werden sie von anderen Befestigungselementen der wicklung auf£"e -nommen,so
genügt es,nur die Anschläge 14 an einer Seite des Keiles 12 ausschließlich zur seinen
Fixierung auszuführen.
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In diesem Fall werden die Kappen an der anderen Seite des Keiles
ohne Anschlage ausgeführt.
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Diese Ausführung ist etwas einfacher und erfordert keine so hohe
Genauigkeit der räumlichen Anordnung der Köpfe.
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In der Stabwicklung lauS Fig.) ist das zwischen den Eappen 15, 16
der benachbarten Köpfe 6,7 eingesetzte Abstands -stück aus durch Gewinde 17 auseinanderschraubbaren
Einlagen 18, 19 ausgebildet, die mindestens an einer Seite durch den An -schlag
20 an der seitlichen Oberfläche der Kappe 16 fixiert Sind @.Auf die Anbringung eines
analogen Anschlages an der seitlichen Oberfläche der Kappe 15 an der anderen Seite
des Abstandsstückes kann man verzichten.
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In dieser Konstruktion der Wicklung wird die gegensei -tige Annäherung
der Köpfe 6, 7 unter der Einwirkung der elektrodynamischen Beanspruchungen durch
die durch das Gewinde 17 auseinanderschraubbaren Abstandsstücke aua Einlagen 18,
19 verhindert. Diese Konstruktion ist besonders bei großen Ab -weichnungen in den
Abständen zwischen den Köpfen 6, 7 zweckmäßig. Während des Betriebes erlaubt sie
es, wenn erforderlich die Abstandsstücke nachzuziehen.
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In der Stabwicklung nach Fig .4 ist das zwischen den Kappen 21, 22
eingesetzte und mit Hilfe vomn Anschlägen 23, 24 an den seitlichen Oberflächen dieser
Kappen fixierte Abstandsstück aus hohlen Einlagen 25, 26 ausgeführt die einen Hohlraum
27
bilden,der durch die Öffnung 28 mit einer härtbaren Isoliermasse vergessen ist.
Dieser Vergäß gewährleistet das Anhaften der lappen 21, 22 der angrenzenden Köpfe
6, 7 unter einander.
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Zur Verbesserung der haftung können die Anschlage 23, 24 aufgerauhte
bzw. gerillte Oberflächen 29, 30 auSweisen., In dieser Konstrulction der Wicklung
gewährleistet das Vergießen der Hohlräume 27 mit einer härtbaren Masse die starre
Verbindung sämtlicher Köpfe 6, 7 untereinander. Gegen -über den vorigen Beispielen
werden die Abstandsstücke hier auch auf Zug beansprucht. Eine derartige Kupplung
sämtlicher Köpfe der Wicklung bildet einen um die Achse der Maschine geschlosverbundener
Köpfe.
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senen starren Ring gegenseitigt Diese Konstruktion ist für unter besonders
schweren Be -dingungen arbeitende elektrische Maschinen zu empfehlen.
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Die Stabwicklung nach Fig. 5 unterscheidet sich von der vorigen dadurch,
daß die Hohlräume 31, 32 zwischen den Köpfen 6, 7 und den Kappen 33, 34 sowie die
Hohlraume 35 der Ein -lagen 25, 26 untereinander durch die Öffnungen 36, 37 in den
Kappen 33, 34 kommunizieren und mit einer ha4tbaren Isolier -masse vergessen sind.
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In dieser Konstruktion werden alle Eigenschaften der Wicklung nach
Fig. 4 verwirklicht sowie, die Möglichkeit des gleichzeitigen Vergusses mit der
härtbaren Isoliermasse der Hohlräume 31, 32, 35 von mehreren benachbarten bzw. samt
-lichen an einer Seite des Ständers angeordneten Kopsen und Abstandsstücken der
Wicklung gegeben.
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Diese Lösung erweist sich in einigen Bällen als be -sonders vorteilhaft.
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In der Stabwicklung nach Fig. 6, wie auch in der Wick -lung nach
Fig. 3, ist das zwischen den Kappen 38, 39 der be -nachbarten Köpfe 6, 7 eingesetzte
Abstandsstück aus durch Gewinde 40 auseinanderschraubbaren Einlagen 41, 42 ausgebildet,
welche mit den Anschlagen 43, 44 an den seitlichen Oberflächer der Kappen 38, 39
über sphärische Oberflächen 45, 46 ver -bunden sind.
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Das gegenseitige Annähren der Kopie 6, 7 unter der Ein -wirkung von
elektrodynamischen Kräften wird in dieser Kon -struktion durch die durch Gewinde
40 auseinanderschraubbaren Einlagen 41, 42 verhindert.
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Diese Kons-l-ruk.tion kann nicht nur bei ziemlich großen Abweichungen
in den Abständen zwischen den Köpfen 6, 7 sondern auch bei wesentlicher Schrägstellung
der Kappen 38,
39 erfolgreich angewendet werden.
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In der Stabwicklung nach Fig. 7 sind die aus Einlagen 47 ausgebildeten
Abstandsstücke mit den Anschlägen 48, 49 an den seitlichen Oberflächen der Kappen
50, 51 gelenkig mit Spiel 52, 53 verbunden0 Die Größe des Spiel 52, 53 wird so gcwah'lt,
daß es für die Überbrückung der möglichen Abweichungen in der gegenseitigen Anordnung
der Köpfe 6, 7 und der Kappen 50, 51 ausreicht. Nach dem zusammenbau werden die
Gelenke durch den Verguß des Spiels 52, 53 mit einer Isoliermasse fixiert, deren
Härtung eine starre Kupplung sämtlicher KöpSe 6, 7 untereinander sicherstellt.
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Diese Konstruktion, wie auch die Konstruktion laut Fig. 4 und 5,
bildet einen um die Achse der Maschine geschlossenen starren Ring von gegenseitig
verbundenen Köpfen und kann ebenfalls für unter schwersten Bedingungen arbeitende
elektrische Maschinen empfohlen werden.
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Die vorgeschlagene Konstruktion der Stabwicklung dos Ständers kann
auch in dem Fall angewendet werden,wenn auf den Wicklungskopf von der Stirnseite
der Maschine her nur eine als ein Ganzes ausgebildete Kappe an Stelle ton zwei inden
Fig. 2 - 7 dargestellten Kappen aufgesetzt wird.