DE2202604C2 - Federnde Statorabstützung einer Synchronmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine federnde *o Statorabstützung einer Synchronmaschine, insbesondere Einphasenmaschine, bei welcher der Stator über im wesentlichen in bezug auf die Maschinenachse radial angeordnete Blattfedern gegenüber dem Fundament abgestützt ist und bei welcher die Blattfedern einerseits in fest mit dem Fundament und andererseits fest an der Maschinenunterseite befestigten Federhaltern eingespannt sind. Eine Statorabstützung dieser Gattung ist aus der AT-PS 2 29 959 bekannt.

Die AT-PS 2 29 959 betrifft einen Einphasen-Synchrongenerator mit senkrechter Welle mit einem Stator, welcher mittels Federkörper auf einem Fundament abgestützt ist. Zwischen der Statorunterseite und den Auflagestellen sind mehrere über den Umfang gleichmäßig verteilte lamellenartige Federkörper vorgesehen, die unmittelbar einerseits mit der Auflagestelle und andererseits mit der Statorunterseite kraftschlüssig verbunden sind. Diese Federkörper wirken in Umfangsrichtung als Biegefederungselemente und sind in radialer Richtung sehr steif. Die Federkörper werden so dabei im wesentlichen auf Druck beansprucht. Bei einer solchen federnden Abstützung besteht jedoch die große Gefahr einer Knickung der Blattfedern. Infolgedessen müssen in Umfangsrichtung wirkende Anschläge vorgesehen werden, die das Auslenken der Blattfedern und damit auch Ausschlagbewegungen des Stators in Umfangsrichtung begrenzen. Dies hat zur Folge, daß bei einem Kurzschluß hohe, stoßartige Kräfte auf das Fundament Obertragen werden, und die Anschläge verformt oder gar beschädigt werden.

Aus der DE-AS12 03 869 ist eine vertikale elektrische Maschine mit Betongehäuse bekannt, deren Ständerblechpaket über Streben bzw. Spannelemente mit einem Ring aus Beton oder ähnlichen Baustoffen verbunden ist, auf dem eine die Maschine überspannende Tragbrücke gelagert ist Das Blechpaket ist an der Tragbrücke mit Hilfe von Gelenken, Federn oder ähnlichen Elementen aufgehängt, welche radiale Bewegungen zulassen, aber nennenswerte Bewegangen in tangentialer Richtung verhindern. Die Aufnängungselemente besitzen zu diesem Zweck in tangentialer Richtung ein großes Widerstandsmoment. Als konkretes Mittel zur Erreichung dieser Eigenschaft sind die Aufhängungselemente in Gelenken gelagert, deren Achsen tangential ausgerichtet sind. Während des Betriebes auftretende Kräfte in Umfangsrichtung werden durch Streben zwischen dem Blechpaket und dem es umgebenden Betonring aufgenommen. Beim Bekannten sind demgemäß verschiedene Bauelemente zur Aufhängung des Stators und zur Sicherung gegen Umiangskräfte vorhanden. Zudem werden nur radiale Bewegungen des Blechpakets zugelassen.

Die US-PS 30 65 941 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur elastischen Halterung eines Motors mit einem Montagering und einem Innenring, wobei beide Ringe über gleichmäßig über den Umfang verteilte elastische Glieder miteinander verbunden sind, die einstückig mit dem Innen- und Montagering ausgeführt sind. Ein Teil der elastischen Glieder wird dort auf Druck, der andere Teil auf Zug beansprucht Abgesehen davon, daß diese bekannte Aufhängung eher für die radiale als für die tangentiale federnde Aufhängung eines Motors geeignet ist, verbietet der enorme Platzbedarf einen wirtschaftlichen Einsatz bei Synchronmaschinen der anmeldungsgemäßen Art und wäre für horizontalachsige Maschinen überhaupt nicht geeignet.

Bei der aus der DE-PS 8 36 683 bekannten federnden Lagerung des Stators einer Wechselstrommaschine mit horizontaler Welle ist das Su:torblechpaket über tangential zu diesem verlaufende Blattfedern in der Bohrung des Maschinengehäuses aufgehängt. Bezüglich des Eigengewichts des Statorblechpakets sind — bei entsprechender Auslegung — alle Blattfedern auf Zug beansprucht. Beim Betrieb der Maschine und insbesondere beim Auftreten von Kurzschlüssen werden die Hälfte der Federn auf Zug, die andere Hälfte auf Druck beansprucht. Ein freies Ausschwingen des Stators gegenüber dem Gehäuse ist weder angestrebt noch möglich.

Gegenstand der AT-PS 2 57 737 ist ein Begrenzungsblock für einen mittels Federpaketen in tangentialer Richtung federnd gelagerten Stator einer vertikalachsigen Einphasenmaschine. Zur Begrenzung der Auslenkung des Stators, insbesondere bei Auftreten von Kurzschlußkräften, sind spiegelbildlich angeordnete Puffer vorgesehen, die mit Tellerfedern versehen sind, die mit am Statorumfang angebrachten Anschlägen zusammenwirken. Auch bei dieser bekannten Anordnung werden die Blattfedern der Statorabstützung auf Druck beansprucht, neigen somit zum Ausknicken. Durch entsprechende Auslegung und Anordnung der Puffer läßt sich zwar die Knickgefahr mildern, doch geht mit zunehmender Einschränkung des erlaubten Federweges eine erhöhte Belastung des Fundaments einher.

Aus der AT-PS I 85 873, die eine horizontalachsige Maschine betrifft, ist es schließlich bekannt, den Stator

auf dem Fundament in Horizontalrichtung verschiebbar zu lagern und zwischen Stator und Fundament radial wirkende Schraubenfedern anzuordnen. Diese Bauart erfordert jedoch hohen Aufwand bezüglich der Führung des Stators auf dem Fundament. Die Führungen erfordern regelmäßige Wartung und sind zudem einem Verschleiß unterworfen. Ferner sind Radialanschläge erforderlich, welche verhindern, daß der unabhängig vom Stator gelagerte Rotor auf erstgenannten aufschlägt Durch diese Radialanschläge werden die to Radialkräfte als Zug- oder Druckkräfte auf das Fundament übertragen.

Ausgehend vom eingangs geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine federnde Statorabstützung einer Synchronmaschine zu schaffen, bei welcher während des Betriebes und insbesondere im Kurzschlußfall auftretende, in Umfangsrichtung wirkende Kräfte vom Fundament ferngehalten werden, der Stator unter allen Betriebsbedingungen frei ausschwingen kann und welche sowohl für horizontal-als auch für vertikalachsige Synchronmaschinen wirtschaftlich realisierbar ist

Diese Aufgabe wird bei einer federnden Statorabstüt-^ zung der eingangs aufgeführten Gattung erfi-sdungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst Die Ansprüche 2 bis 5 beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes des Anspruchs 1.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Blattfedern und der zugehörigen Federhalter werden die Blattfedern im wesentlichen auf Zug beansprucht Es besteht somit keine Knickgefahr. Anschläge zum Verhindern des Knickens sind entbehrlich. Der Stator kann unter allen Betriebsbedingungen frei ausschwingen. Das erfindungsgemäße Konzept ist sowohl für horizontal-als auch für vertikalachsige Synchronmaschinen, insbesondere für Einphasenmaschinen, geeignet. Es enthält keine wartungsbedürftigen und verschleißanfälligen Bauteile. Wärmedehnungen des Stators wirken sich nicht festigkeitsvermindernd aus.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung Jargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Ansicht eines Federbockes senkrecht zur Biegeebene der Feder,

F i g. 2 eine Ansicht des gleichen Federbockes in der Biegeebene der Feder,

F i g. 3 ih schematischer Darstellung den Stator einer horizontalaehsigen Maschine mit der erfindungsgemäßen Aufhängung,

Fig.4 einen mehrteiligen Federbock für eine Ausführung nach F i g. 3,

F i g. 5 in schematischer Darstellung den Stator einer vertikalaci.sigen Maschine mit der erfindungsgemäßen Aufhängung.

Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Federbock besteht im wesentlichen aus einer Blattfeder 1, dessen beide Enden mit einem Federhalter 2 versehen sind, wobei die Blattfeder mittels einer Preßleiste 3 und Schraubenbolzen 4 fest in dem Halter eingespannt wird. Die Federhalter 2 weisen Rippen 5 auf, die in der Biegungsebene der Blattfeder 1 verlaufen und auf der einen Seite der Feder mit dem Stator 6 und auf der anderen Seite der Feder mit der Fußplatte 7 in Verbindung stehen. Um diese Verbindungen herzustel- |en, sind die Enden der Rippen mit je einer gemeinsamen Befestigungsplatte 8 versehen, die mittels Schraubenbolzen 9 aut dem Stator 6 bzw. der Fußplatte 7 befestigt wird. Die Befestigungsplatten 8 werden vorzugsweise durch Schweißen mit den Rippen 5 fest verbunden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Rippen 5 unter Weglassung der Befestigungsplatten 8 unmittelbar mit dem Stator 6 bzw. mit der Fußplatte 7 zu verbinden.

Mit dieser federnden Abstützung des Stators werden die Blattfedern 1 durch das Statorgewicht lediglich auf Zug und nur die Rippen 5 auf Druck beansprucht Die Kraftübertragung vom Stator 6 zur Fußplatte 7 erfolgt auf dem kürzesten Wege. Bei den zugbeanspruchten Blattfedern 1 besteht überhaupt keine Knickgefahr; sie ertragen eine große Biegung bzw. können einen großen Federweg haben. Der Stator kann unter allen Betriebsbedingungen frei ausschwingen. Irgendwelche Wärmedehnungen des Stators werden durch die an sich verhältnismäßig elastischen Rippen 5 aufgenommen.

In der F i g. 3 ist die Anwendung einer federnden Abstützung gemäß den Fig. 1/2 bei einer horizontalaehsigen Synchronmaschine dargestellt Die Federbökke, deren Einzelteile mit den gleichen Eezugsnummem ke, deren Einzelteile mit den gleichen Bezugsnummern wie in den Fig. 1/2 versehen sind, werden in Radialebenen symmetrisch zur Querachse des Stators 10 an üer unteren Statorhälfte angebracht Mit 17 sind die Fußplatten des Stators bezeichnet Die Federn 1 der Federböcke sind durch das Statorgewicht nur auf Zug beansprucht und somit vorgespannt Infolgedessen werden die durch rotierende Kräfte oder Kurzschlußmomente verursachten Druckbeanspruchungen durch die Zugvorspannung der Federn weitgehend aufgehoben. Wie aus Fig.4 ersichtlich ist, können die Federböcke mehrere in der Breite unterteilte Federn aufweisen.

Bei einer vertikalachsigen Maschine, wie in Fig.5 veranschaulicht ist, sind mindestens drei Federböcke gleichmäßig verteilt auf der Statorunterseite am Außenrand des Stators 20 vorgesehen, die in je einer Radialebene liegen.

Durch die erfindungsgemäße Statorabstützung, wo eine direkte Kraftübertragung vom Stator auf die Fußplatten erfolgt, kann das Gewicht der Federn und auch deren Kosten sehr wesentlich herabgesetzt werden. Ferner ergibt sich eine sehr einfache Montage der Abstützung. Die Betriebssicherheit der Maschine wird noch dadurch verbessert, daß die Blattfedern über ihre ganze Breite auf Zug beansprucht werden und daher die entsprechenden Spannungen klein bleiben.

Bei horizontalachsigen Maschinen ist die Federung 1 bis 2 Potenzen steifer in alle Richtungen als in der Umfangsrichtung, so daß der Stator keine Führungselemente benötigt. Ferner ist bei dieser Art Maschinen die obere Statorhälfte frei und läßt, sich daher sehr leicht demontieren.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Einphasen-Synchronmaschinen beschränkt, sondern kann auch ohne weiteres auf Dreiphasen-Synchronmaschinen zur Anwendung können, wo es wichtig ist, daß der Stator bei Kurzschluß auch ausschwingen kann und dadurch entstehende Kräfte aufgenommen werden müssen, wie dies besonders bei Kurzschlußgeneratoren der Fall ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Federnde Statorabstützung einer Synchronmaschine, insbesondere Einphasenmaschine, bei welcher der Stator über im wesentlichen in bezug auf die Maschinenachse radial angeordnete Blattfedern gegenüber dem Fundament abgestützt ist und bei welcher die Blattfedern einerseits in fest mit dem Fundament und andererseits fest an der Statorunterseite befestigten Federhaltern eingespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (1) im wesentlichen auf Zug beansprucht sind und die fundamentseitigen Enden der Blattfedern (1) in den am Stator (6) befestigten, druckbeanspruchten Federhaltern (2) eingespannt sind, während die is statorseitigen Enden der Blattfedern (1) in den am Fundament befestigten, gleichfalls druckbeanspruchten Federhaltern (2) eingespannt sind.

2. Statorabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (1) mittels Preßleisten (3) in den Federhaltern (2) befestigt sind.

3. Statoribstützung einer Synchronmaschine nach Anspruch 1 mit horizontaler Weiie, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Federböcke vorgesehen sind, die in Radialebenen symmetrisch zur Querachse des Stators (6) auf dem Statorumfang verteilt angeordnet sind.

4. Statorabslützung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federböcke in der Längsrichtung des Stators (6) unterteilt sind.

5. Statorabstützung einer Synchronmaschine nach Anspruch 1 mit vertikaler Welle, dadurch gekennzeichnet, do3 mindestens drei auf der Statorunterseite gleichmäßig in Radialebcsn liegende Federbökke vorgesehen sind.