DE2362406A1

DE2362406A1 - Wickelkopfabstuetzung fuer einen turbogenerator grosser leistung

Info

Publication number: DE2362406A1
Application number: DE2362406A
Authority: DE
Inventors: Kurt Jaeger; Eugen Kunz; Josko Dipl Ing Vlah
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1973-12-15
Filing date: 1973-12-15
Publication date: 1975-06-19
Also published as: JPS5727655B2; IT1027615B; SE394777B; SE7415634L; GB1491048A; AT330288B; FR2254902B1; NL7416098A; SU546306A3; DE2362406B2; US3988625A; FR2254902A1; JPS5092402A; ATA833074A; CH575188A5

Description

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BROVVM, BOVERI & CIH ■ AKTIENGESELLSCHAFT ■ _y ,_- -> ι

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Mp,-Nr. 687/73 Mannheim^ den 11. Dez. 1973 ;"

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Wickelkopfabstützung für einen Turbogenerator großer Leistung.

[ Die Erfindung betrifft eine WickelkopfabStützung für einen !

Turbogenerator großer leistung, bei dem die Wickelköpfe zwischen einem der Luftspaltseite zugewandten inneren Ring und einem : äußeren Ring eingespannt sind und der äußere Ring über elasti- ^: sehe Elemente mit dem Maschinengehäuse -verbunden ist. Solche : Wickelkopfabstutzungen sind z.B. aus der FR-PS 1 366 320 sowie der DT-PS 1 197 971 bekannt.

Bei elektrischen Maschinen mit großer Eisenlänge macht sich der verschieden große Ausdehnungskoeffizient von Kupfer und Eisen sowie die verschiedenen Betriebstemperaturen von Blechpaket und Maschinengehäuse im Betrieb dadurch unangenehm bemerkbar, daß zwischen Blechpaket und Wicklungsstäben eine Wärmedehnungsdifferenz bis zu 5 mm auftreten kann. Bei einer starren Befestigung des Wickelkopfes am Blechpaket können die Wickelkopfabstützungen die Bewegung der Wickelköpfe gegenüber dem Blechpaket nicht mitmachen. Daher besteht dann die Gefahr, daß die gesamte Bewegung in der Stabisolation erfolgt und sich, die Isolationshülle vom Stabkupfer loslöst. Als Folge hiervon ergeben sich Luft-, Gaseinschlüsse oder Brechen der Isolation, die zu Glimmerscheinungen und diese wiederum zu Überschlägen führen. Es kann auch zur Lockerung der Abstützelemente im Wickelkopf führen.

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Zur Kompensierung der ungleichen Ausdehnung hat man die oben erwähnten Anordnungen entwickelt. Die erstgenannte Anordnung nach der FR-PS 1 366 320 weist zur Erleichterung der axialen Verschiebbarkeit der Wickelköpfe bei Erwärmung der Wicklung zwischen einem Stützring und der Innenfläche des axial nach außen konisch ausgebildeten, axial geteilten Gehäuses Anzugs— ^: keile auf, die gegen die Stirnseite des Blechpaketes mittels Federn abgestützt sind. Zwischen den Anzugskeilen und dem Stützring sind Gleitkeile vorgesehen. Der Stützring ist ebenfalls über in axialer Richtung wirkende Federn an die Stirnseite des i Blechpaketes abgestützt. Diese Federn sollen die Rückführung des Stützringes beim Abkühlen der Maschine in axialer Richtung unterstützen. Bei dieser bekannten Einrichtung treten jedoch sehr erhebliche Reibungskräfte zwischen dem Stützring und den Anzugskeilen auf, die die Lebensdauer der Wicklung ungünstig beeinflussen. ' ■

Bei der weiteren, oben erwähnten Anordnung nach der DT—PS 1 971 sind die Wickelköpfe mittels Zuglaschen zusammengehalten und mittels einstellbarer Keile auf Abstützwinkeln gelagert. Der Wickelkopf ist über nur in axialer Richtung nachgiebige Elemente einerseits auf der Preßplatte des Statoreisens und andererseits auf dem Ende des Generatorgehäuses so abgestützt, daß er sich in axialer Richtung reibungslos verschieben kann, in radialer und tangentialer Richtung Jedoch fest gehalten ist. Dazu ist das Wickelkopf paket einerseits über radial verlaufende, ebene Federblätter an der Preßplatte des Statoreisens und andererseits über ebensolche Federblätter am Ende des Generatorgehäuses abgestützt. Bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch nachteilig, daß die Montage und insbesondere die Einpassung der Federblätter sehr arbeitsaufwendig ist.

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Es ist weiterhin eine Wickelkopfhalterung für die Statorwicklung einer elektrischen Maschine mit einer Faßwicklung - bei welcher der Wickelkopf also hohl kegelförmig ausgebildet ist bekannt, bei dem die schräg zur Statorachse verlaufenden Leiterstücke des Wickelkopfes und isolierende Zwischenlagen relativ zum Statorkern verschiebbar gelagert sind (US-PS 3 089 048). : Bei dieser bekannten Anordnung sind an der mit dem Blechpaket verbundenen Preßplatte Halterungsarme vorgesehen, die ein Langloch von rechteckigem Querschnitt aufweisen, in die ein mit dem Abstützwinkel fest verbundener, im Querschnitt quadratischer Verbindungsbolzen verschiebbar angeordnet ist, womit eine axiale Bewegung des Wickelkopfes gegenüber der mit dem Blechpaket fest verbundenen Preßplatte möglich ist. Aber auch diese -bekannte Anordnung ist im Aufbau sehr aufwendig und die Montage bereitet erhebliche Schwierigkeiten.

Schließlich ist aus der DT-AS 1 286 198 eine Anordnung zur Abstützung der Stirnverbindungen der Ständerwicklung elektrischer Maschinen großer axialer Länge mit einem den Wickelkopf versteifenden Stützring und einer zwischen dem Stützring und der Innenfläche des Maschinengehäuses angeordneten, federnd gelagerten Einrichtung zur Erleichterung der axialen Verschiebung der Wickelköpfe bei Erwärmung bekannt. Dabei ist diese Einrichtung so ausgebildet, daß der Stützring sich gegenüber der Innenfläche des Maschinengehäuses axial bewegen kann, jedoch radial festgehalten ist, wobei ein axial geteiltes Maschinengehäuse vorgesehen ist. Dabei sind in Lagerkörpern gelagerte Roll- : körper vorgesehen, die zwischen der Außenfläche des Stützringes und der Innenfläche des Maschinengehäuses als zugehörige Rollbahnen angeordnet sind. Die Lagerkörper sind mittels Federn in Richtung auf die Rollbahn im kalten Zustand nur so weit angehoben, daß. zwischen den Rollkörpern und der Rollbahn ein derart

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bemessenes geringes Spiel Torhanden ist, das bei betriebswarmer !Maschine durch Wärmedehnung des Stützringes in radialer Richtung aufgehoben ist. Diese bekannte Einrichtung erlaubt zwar eine optimale Ausdehnungsmöglichkeit des Wickelkopfes gegenüber dem Blechpaket bzw. dem Maschinengehäuse, ist jedoch mit Rücksicht auf die vielen Einzelelemente und deren nicht ganz einfacher Montage in der Herstellung teuer.
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_;Die oben beschriebenen Wickelkopfabstützungen besitzen sämtlich 'relativ große radiale Abmessungen, was insbesondere bei vierpoligen Turbogeneratoren nachteilig ist, da bei solchen Generatoren wegen der größeren lauferdurchmesser und die begrenzten Abmessungen für den Gehäusedurchmesser wenig Platz in radialer

\Richtung zur Verfügung steht. , j

;Es ist daher die Aufgabe der Erfindung die oben genannten Ein-I richtungen zu verbessern und eine Wickelkopfabstützung zu schaffen, die kleine Abmessungen in radialer Richtung aufweist, ,einfach im Aufbau ist, wenige Einzelbauelemente aufweist und

!leicht zu montieren ist.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei der eingangs er- ;wähnten Wickelkopfabstützung erfindungsgemäß darin, daß ein : ■weiterer den Wickelkopf umfassender , an Bauteilen des Maschinen-I gehäuses befestigter Abstützring konzentrisch zu dem äußeren, ^; ;den Wickelkopf aufnehmenden Ring angeordnet ist, und daß zwischen \der geneigt zu der Maschinenachse verlaufenden, dem Wickelkopf : j zugewandten Fläche des Abstützringes und der äußeren, parallel s zur Maschinenachse verlaufenden Fläche des äußeren Ringes j !mindestens ein im Querschnitt trapezförmiges, aus einem gummi- \ elastischen Material bestehendes Element vorgesehen ist. j

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Bei einer ¥eit.erbildung der Erfindung ist -vorgesehen, daß der äußere Ring, der Abstützring sowie der innere Ring aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen»

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist fernerhin vorgesehen, daß das im Querschnitt trapezförmig ausgebildete elastische Element ein konzentrisch zu dem äußeren Ring angeordnetes weiteres ringförmiges Bauelement ist. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind anstelle eines ringförmigen Bauelementes mehrere am Umfang des Abstützringes gleichmäßig j verteilt angeordnete Segmente vorgesehen. Unter Segmente sollen hier kreisringsektorförmige Bauelemente verstanden werden.

Schließlich sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Erhöhung der Elastizität des elastischen Bauelementes an der dem äußeren Ring zugewandten Fläche des ringförmigen Bauelementes bzw. der Segmente mehrere, in axialer Richtung nebeneinander angeordnete, in Umfangsrichtung verlaufende Einschnitte vorgesehen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist schließlich der Abstützring so gestaltet, daß in einer Ausnehmung seiner der Maschinenachse zugewandten Partie das elastische Bauelement angeordnet ist, und daß zwischen der inneren Fläche der Restpartie des Abstützringes und der äußeren Fläche des äußeren Ringes nur ein kleiner Luftspalt vorhanden ist. Im Falle eines Kurzschlusses kann sich dann der äußere Ring so weit durchbiegen, daß unter Zusammenpressung des elastischen Elementes dieser Ring direkt an dem Abstützring zum Anliegen kommt, womit dieser die Restkräfte aufzunehmen in der lage ist.

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Zur Aufnahme von im Kurzschluß fa lie auftretenden in radialer \ Richtung wirkenden Kräften können entsprechend einer weiteren ^: ^; Ausbildungsform der Erfindung in der äußeren Partie des äußeren ' Ringes in in radialer Richtung verlaufende Bohrungen einge- \

' setzte Stifte bzw. andere starre Bauelemente vorgesehen sein, !

' die in axiale Nuten von starren Bauelementen eingreifen, die jeweils zwischen den elastischen Segmenten am Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

' Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und : in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Die Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Schnitt durch das

Gehäuse eines Turbogenerators mit der erfindungsgemäßen Wickelkopfabstützung, die Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Figur 1, '. die Fig. 3 einen weiteren Ausschnitt aus der Figur 2 mit : in radialer Richtung angeordneten Stiften und j

die Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Wickel- | ; kopfabstützung entsprechend der Erfindung. I

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; In den Zeichnungen- ist mit 1 das Gehäuse eines Turbogenerators,

¹ mit 2 das Lagerschild oder ein Zwischenstück zwischen Lager- ;

j schild und Gehäuse bezeichnet, während mit 3 das Blechpaket,

! mit 4 der Wickelkopf, mit 5 der äußere Ring, mit 6 der Abstütz-

! ring, mit 7 das elastische Bauelement und mit 8 der innere Ring \

i bezeichnet sind. Der Abstützring 6 ist über ein weiteres ring- j

■ förmiges Bauelement an einen im Maschinengehäuse angeordneten ι

I Ring 9 befestigt, der auch die Preßplatten 10 und das Blech-

! paket 3 trägt. Der Abstützring 6 weist an seiner inneren, dem äußeren Ring 5 zugewandten Fläche eine Ausnehmung auf, deren

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innere Fläche 6*1 zur Maschinenachse schräg verläuft. Diese Ausnehmung geht in einen senkrecht verlaufenden Absatz über und ! dieser in eine zur Maschinenachse parallele zylindrische Fläche,¹ ■womit ein Teil des Abstützringes 6 im inneren Durchmesser nur \

unwesentlich größer ist, als der Außendurchmesser des äußeren i Ringes 5. In der Innenfläche des elastischen Bauelementes 7 sind in axialer Richtung nebeneinander mehrere in Umfangsrichtung i verlaufende Einschnitte 7.3 vorgesehen. Diese dienen der Er- ; höhung der Elastizität in axialer Richtung» Bei der in Figur 2 ; dargestellten WickelkopfabStützung ist das elastische Bauelement als geschlossener Ring 7 ausgebildet.

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 sind mehrere kreisringsektorförmige elastische Bauelemente 13 (im folgenden mit
Segment bezeichnet) an der Außenfläche 5.2 des äußeren Ringes 5
gleichmäßig verteilt angeordnet. In den Zwischenräumen am Umfang des äußeren Ringes 5 sind.weiterhin ebenfalls kreisringsektorförmige, jedoch starre Bauelemente 12 vorgesehen^ die mit in
axialer Richtung verlaufenden Nuten 12.1 versehen sind«, An der
Außenfläche 5.2 des äußeren Ringes 5 sind in radialer Richtung
verlaufende Bohrungen 5.1 vorgesehen, in die Stifte 11 eingesetzt sind, die wiederum in die Nuten 12.1 der starren Bauelemente 12 eingreifen, (siehe Figur 4)

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Claims

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Patentansprüche j

1.J Wickelkopfabstützung für Turbogenerator großer Leistung,

;^—^ "bei dem die Wickelköpfe zwischen einem der Luftspaltseite j

j zugewandten inneren Ring und einem äußeren Ring einge- j

; spannt sind und der äußere Ring über elastische'Elemente j

j mit dem Maschinengehäuse verbunden ist, dadurch gekenn- |

i zeichnet _t daß ein weiterer den Wickelkopf umfassender, \

j an Bauteilen (9) des Maschinengehäuses (1) befestigter \

j Abstützring (6) konzentrisch zu dem äußeren, den Wickel- j

: kopf (4) aufnehmenden äußeren Ring (5) angeordnet ist, j

j und daß zwischen der geneigt zu der Maschinenachse ver- i

, laufenden, dem Wickelkopf zugewandten Fläche (6.1) des j

j Abstützringes (6) und der äußeren, parallel zur Maschinen- ;

! achse verlaufenden Fläche (5.2) des äußeren Ringes (5) \ \ . j

I mindestens ein im Querschnitt trapezförmiges, aus einem j

\ gummielastischen Material bestehenden Element i

! (7 bzw. 13) vorgesehen ist.

; 2. Wickelkopfabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- I ! zeichnet, daß der äußere Ring (5), der Abstützring (6) I i sowie der innere Ring (8) aus glasfaserverstärktem Kunst- :

! i

i stoff bestehen.

' 3. Wickelkopfabstützung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- ί i i

j kennzeichnet, daß das im Querschnitt trapezförmig ausge- , I bildete elastische Element ein konzentrisch zu dem äußeren ' j Ring (5) angeordnetes weiteres ringförmiges Bauelement (7)

j ist.

i 4. Wickelkopfabstützung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-I kennzeichnet, daß die im Querschnitt trapezförmig ausgebildeten, elastischen Elemente als am - Umfang des Abst'ützringes (6) gleichmäßig verteilt angeordnete Segmente
(13) ausgebildet sind.

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5. Wickelkopfabstützung nach einem der Ansprüche 3 oder 4»

dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Bauelement ; (7 bzw. 13) an der dem äußeren Ring (5) zugewandten j ■ Fläche des ringförmigen Bauelementes (7) bzw. der Segmente j (13) mehrere, in axialer Richtung nebeneinander angeord-I nete, in Umfangsrichtung verlaufende Einschnitte (7.3) i : auf v/eis en. '

! 6. WickelkopfabStützung nach einem der -vorhergehenden An-

i sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützring (6)

j an seiner der Maschinenachse zugewandten Partie eine Aus-

; nehmung aufweist, in der das elastische Bauelement (7 bzw.

13) angeordnet ist, und daß zwischen der inneren Fläche

i der Restpartie des Abstützringes (6) und der äußeren

I Fläche (5.2) des äußeren Ringes (5) nur ein kleiner

j Luftspalt vorhanden ist.

j 7. Wickelkopfabstützung nach einem der Ansprüche 4 oder 5,

j dadurch gekennzeichnet, daß in der äußeren Partie des

\ äußeren Ringes (5) in in radialer Richtung verlaufende

ι Bohrungen (5.1) eingesetzte Stifte (11) bzw. andere starre

■ Bauelemente vorgesehen sind, die in axiale Nuten (12.1)

'■ von starren Bauelementen (12) eingreifen, die jeweils

j zwischen den elastischen Segmenten (13) am Umfang gleich-

! mäßig verteilt angeordnet sind.

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