DE2362406B2

DE2362406B2 - Wickelkopfabstuetzung fuer einen turbogenerator grosser leistung

Info

Publication number: DE2362406B2
Application number: DE19732362406
Authority: DE
Inventors: Kurt; Kunz Eugen; Vlah Josko Dipl.-Ing.; 6800 Mannheim Jäger
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1973-12-15
Filing date: 1973-12-15
Publication date: 1977-06-02
Also published as: FR2254902B1; SU546306A3; FR2254902A1; NL7416098A; JPS5727655B2; JPS5092402A; DE2362406A1; CH575188A5; US3988625A; ATA833074A; GB1491048A; SE7415634L; AT330288B; IT1027615B; SE394777B

Description

Die Erfindung betrifft eine Statorwickelkopfabstüt-/ung 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 elastische Elemente mit einem weiteren, an Bauteilen des Maschi.iengehäuses befestigten Abslüt/ring verbunden ist. Eine solche Anordnung ist aus der DT-AS 14 63 796 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 Wickeikopfes 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.

,₅ Zur Kompensierung der ungleichen Ausdehnung und zur Erleichterung der axialen Verschiebbarkeit der Wickelköpfe bei Erwärmung der Wicklung sieht die oben erwähnte Anordnung nach der DT-AS 14 b3 796 zwischen einem äußeren Stützring und der Innenfläche des axial nach außen konisch ausgebildeten, axial geteilten Gehäuses Anzugskeile auf. die gegen die Stirnseite eines Abstützringes mittels Federn abgestützt sind. Zwischen den Anzugskeilen und dem Stutzring sind Gleitkeile vorgesehen. Der äußere Stutzring ist außerdem über in axialer Richtung wirkende Federn mit dem am Maschinengehäuse befestigtem Abstützring verbunden. Diese Federn sollen die Ruckführung des Stützringes beim Abkühlen der Maschine in axialer Richtung unterstützen. Bei dieser bekannten Einrichtung treten jedoch sehr erhebliche Reibungskräfte zwischen dem Stützring uml ilen \nzugskeilen auf. die die Lebensdauer der Wicklung ungünstig beeinflussen.

Bei einer weiteren Anordnung nach der DT-PS 1197971 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 Wickelkopfpaket 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.

Es ist weiterhin eine Wickelkopfhakerung 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 in isolierende Zwischenlagen relativ zum Statorkern verschiebbar gelagert sind (US-PS 30 89 048). 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

i,₅ Anordnung ist im Aufbau sehr aufwendig und die Montage bereitet erhebliche Schwierigkeiten.

Schließlich ist aus der DT-AS 12 86 198 eine Anordnung zur Abstützung der Stirnverbindungen der

Ständerwicklung elektrischer Maschinen großer axialer Länge mit einem den Wickelkopf versteifenden Stützring und einer zwischen dem Stü'.zring und der Innenfläche des Maschinengehäuses angeordneten, federnd gelagerten Einrichtung zur Erleichterung der axialen Verschiebung der Wickelköple bei Erwärmung bekannt. Dabei ist diese Einrichtung so aüägebild»t, daß der Stützring sich gegenüber der Innenfläche des Maschinengehäuses axial bewegen kann, jedoch radial festgehalten ist, wobei ein axial geteilte* Maschinengehäuse vorgesehen ist. Dabei sind in Lagerkörpern gelagerte Rollkörper vorgesehen, die zwischen der Außenfläche des Siützringes 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 bemessenes geringes Spiel vorhanden ist. das bei betriebswarmer Maschine durch Wärmedehnung des Stützringes in radialer Richtung aufgehoben ist. Diese bekannte Einrichtung erlaubt /war eine optimale AusdehnungsmoglichkeU des Wickelkopfes gegenüber dem Blechpaket bzw. dem Maschinengehäuse, ist jedoch mit Rücksicht ajf die vielen Einzelelemente und deren nicht ganz einfache· Montage in der Herstellung teuer.

Die oben beschriebenen W'ickelkopfabstützungen besitzen sämtlich relativ große radiale Abmessungen, was ii sbesondere bei vierpoligen Turbogeneratoren nachteilig ist, da bei solchen Generatoren wegen der größeren Läuferdurchmesser und die begrenzten Abmessungen für den Gehäusedurchmesser wenig Plat/ in radialer Richtung zur Verfugung steht.

Fs ist daher die Aufgabe der Flrfindung. die oben genannten Einrichtungen /u verbessern und eine Wickelkopfabstützung zu schaffen, die kleine Abmessungen in radialer Richtung aufw ei'A einfach im Aufbau ist. wenige Einzelbauelemente aufweist und leicht zu montieren ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei der eingangs erwähnten Wickelkopfabstützung erfindungsgernäß darin, daß zwischen der geneigt zu der Maschinenachse verlaufenden, dem Wickelkopf züge wandten Fläche des Abstützringes und der äußeren, parallel zur Maschinenachse verlaufenden Fläche des äußeren Ringes mindestens ein im Querschnitt trapezförmiges, aus einem gummielastischen Material beste hendes Bauelement vorgesehen ist.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist fernerhin vorgesehen, daß das im Querschnitt trapezförmige gummielastische Bauelement 'konzentrisch und ringförmig zu dem äußeren Ring ausgebildet ist. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind anstelle eines ringförmigen Bauelementes mehrere am I Imfang des Abstülzringes gleichmäßig verteilt angeordnete Segmente vorgesehen. Unter Segmente sollen hier kreisringsektorförmige Bauelemente verstanden werden.

Schließlich sind bei einer bevorzugten Ausführungform der Erfindung zur Erhöhung der Elastizität des elastischen Bauelementes bzw. der Segmente an ihrer dem äußeren Ring zugewandten Flache mehrere, in axialer Richtung nebeneinander angeordnete, in Um· fangsrichtung 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 Flache der Restpartie des Abstützringes und der äußeren Fläche des äußeren Ringes nur ein kleiner Spalt 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 Restkrafte aufzunehmen in der Lage ist.

Zur Aufnahme von im Kurzschlußfalle auftretenden in tangentialer Richtung wirkenden Kräften können entsprechend einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung in Bohrungen der Außenfläche des äußeren Ringes in radialer Richtung verlaufende Stifte einge setzt sein, die in axiale Nuten von starren Bauelementen eingreifen, die jeweils zwischen den elastischen Segmenten angeordnet sind.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die zu Gegenständen der Unteran-Sprüche gemacht sind, ergeben sich aus Jen im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeig!

F ι g. 1 einen Ausschnitt aus einem Schnitt dir.'i Jas Gehäuse eines Turbogenerators mit der ertiruh.¹ gsgemäßen Wickelkopfabstützung.

I ι g. 2 einen Ausschnitt aus der F ig. 1.

F ι g. 3 einen weiteren Ausschnitt aus der F" ι g 2 nut ;:■ radialer Rich'ung angeordneten Stiften und

F ι g. 4 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Wiekelkopfabstützung entsprechend der r.rlindunc.

In den Ze Ahnungen ist mit I das Gehäuse eines Turbogenerators, mit 2 Jas Lagerschild oder ein Zwischenstück /wischen Lagerschild und Gehäuse bezeichnet, wahrend mit 3 das Blechpakei. mn 4 der Wickelkopf, mit 5 der äußere Ring, mit 6 Jc'' Absiut/nng. mit 7 das elastische Bauelement und mit 8 der innere Ring bezeichnet sind. Der Absiui/rmg b isi über ein weiteres ringförmiges Bauelement an einen im Maschinengehäuse angeordneten Ring 9 bctestigt. der auch die Prcßplatten 10 und das Blechpaket i tragt. Oer Abstützring 6 weist an seiner inneren, dem äußeren Ring 5 zugewandten Fläche eine Ausnehmung .mi. deren innere Fläche 6.1 /ur Maschinenachse schräg \erl.u;!;. Diese Ausnehmung geht in einen senkrecht verlaufenden Absatz 6.2 über und dieser in eine /nr Maschinenachse parallele zylindrische Flache. Der anschließende Teil des Abstutzringes 6 ist im inneren Durchmesser nur unwesentlich großer als der Außen durchmesser des äußeren Ringes 5. In der Innenfläche des elastischen Bauelementes 7 sind in axialer Richtung nebeneinander mehrere im Umfangsrichtung verlaufende Einschnitte 7.3 vorgesehen. Diese dienen der Erhöhung der Elastizität in axialer Richtung. Bei der in F ι g. 2 dargestellten Wn. Kclkopfabstüi/ung ist da> elastische Bauelement 7 als geschlossener Ring ausgebildet.

Im Ausführungsbeispie¹ nach F ι g. 3 und 4 sind die elastischen Bauelemente 7 als mehrere kreisringsektorförmige Segmente 13 an der Außenfläche 5.2 des äußeren Ringes 5 gleichmäßig verleih angeordnet. In den Zwischenräumen am I 'mfang des äußeren Ringes 5 sind weiterhin ebenfalls kreisringsektorförmige. jedoch starre Bauelemente 12 vorgesehen, die mit in axialer Richtung verlaufenden Nuten 12.1 versehen sind Ander 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 F" ι g. 4).

Hierzu 3 latt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Statorwickelkopfabstützung für einen Turbogenerator großer Leistung, bei dem die Wickelköpie zwischen einem der Luftspaltsehe zugewandten inneren Ring und einem äußeren Ring eingespannt sind und der äußere Ring über elastische Elemente mit einem weiteren, an Bauteilen des Maschinengehäuses befestigten Abstützring verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der geneigt zu der Maschinenachse verlaufenden, dem Wickelkopf zugewandten Fläche (6.1) des Abstützringes (6) und der äußeren, parallel zur Maschinenachse verlaufende.! Fläche (5.2) des äußeren Ringes (5) mindestens ein im Querschnitt trapezförmiges, aus einem gummielastischen Material bestehendes Bauelement (7) vorgesehen ist.

2. Wickelkopfabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Querschnitt trapezförmige gummielastische Bauelement (7) konzentrisch und ringförmig zu dem äußeren Ring (5) ausgebildet ist.

3. Wickelkopfabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Querschnitt trapezförmig ausgebildeten, gummielastischen Bauelemente (7) als am Umfang des Abstützringes (6) gleichmäßig verteilt angeordnete Segmente (13) ausgebildet sind (F i g. 4).

4. Wickelkopfabstüizung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gummielastische Bauelement (7) bzw. die Segmente (13) an ihrer dem äußeren Ring (5) zugewandten Fläche mehrere, in axialer Richtung nebeneinander angeordnete, in Umfangsrichtung verlaufende Einschnitte (7.3) aufweisen (F ig. 2).

5. Wickelkopfabstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstüt/ring (6) an seiner der Maschinenachse zugewandten Partie eine Ausnehmung aufweist, in der das elastische Bauelement (7) bzw. die Segmente (13) angeordnet sind, und daß zwischen der inneren Fläche der Restpartie des Abstützringes (6) und der Außenfläche (5.2) des äußeren Ringes (5) nur ein kleiner Spalt vorhanden ist.

6. Wickelkopfabstützung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Bohrungen (5.1) der Außenfläche (5.2) des äußeren Ringes (5) in radialer Richtung verlaufende Stifte (11) eingesetzt sind, die in axiale Nuten (12.1) von starren Bauelementen (12) eingreifen, die jeweils zwischen den elastischen Segmenten (13) angeordnet sind (F i g. 3 und 4)