DE2629574B2

DE2629574B2 - Auf den Rotor eines Turbogenerators aufgeschrumpfte Wicklungskappe

Info

Publication number: DE2629574B2
Application number: DE2629574A
Authority: DE
Inventors: Kristian Dahl Dipl.-Ing. Madsen; Franz Romanowski; Sven-Erik Wetterfall
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1975-07-08
Filing date: 1976-07-01
Publication date: 1981-01-22
Also published as: SE7507778L; FR2317796B1; GB1549202A; DE2629574A1; FR2317796A1; CH608142A5; SE392009B

Description

Die Erfindung betrifft eine auf den Rotor eines Turbogenerators aufgeschrumpfte Wicklungskappe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Wicklungskappe ist im wesentlichen bekannt aus der DE-PS 3 36 711.

Bei einer solchen Konstruktion kommt es zu einem direkten Stromdurchgang zwischen der Wicklungskappe und dem Rotor am Schrumpfschloß. Der Stromdurchgang kann zu Brennschäden an den Kontaktflächen zwischen der Wicklungskappe und dem Rotor führen. Besonders schwerwiegend sind diese Brennschäden, wenn sie zu einer Beschädigung des Rotors führen, da dieser aus wirtschaftlichen Gründen nicht ausgetauscht werden kann, was hinsichtlich der Wicklungskappe notfalls möglich ist

Bei der aus der DE-PS 3 36 711 bekannten Anordnung ist zwischen den sich radial gegenüberliegenden Flächen der Wicklungskappe und des Rotors ein aus Kupfer bestehender Ring aufgeschrumpft Die hierdurch erzielte Verminderung des Übergangswiderstandes zwischen Rotor und Wicklungskappe ist begrenzt da sich auf der Wicklungskappe eine Oxydschicht bilden kann, wodurch der Übergangswiderstand zwischen Wicklungskappe und Kupferring erhebliche Werte annimmt und Brennschäden Infolgedessen unvermeidbar sind.

Aus der DE-AS 1191473 ist ein Rotor mit einer Wicklungskappe bekannt bei der zwischen der Wicklungskappe und dem am axialen Ende der Wicklungskappe vorhandenen Einsatzring Winkelringe aus gut leitendem Material eingefügt sind, um den Übergangswiderstand zwischen der Wicklungskappe und dem Einsatzring herabzusetzen. Zur Erzielung eines kleinen Übergangswiderstandes sind die Winkelringe mit den benachbarten Materialien verschweißt oder hartgelötet Ein solcher geschweißter oder hartgelöteter Verband aus leitfähigem Material kann jedoch nicht

to zwischen der Wicklungskappe und dem eigentlichen Rotorkörper angebracht werden, da die Kappe vom Rotorkörper abnehmbar sein muß.

Aus der DE-AS 10 42 094 ist ein Turbogenerator mit einer Wicklungskappe bekannt bei der die Wicklungskappe gegenüber dem Rotorkörper durch eine Isolierschicht vollständig isoliert ist so daß das Problem von Brennstellen an der Kontaktstelle zwischen Wicklungskappe und Rotorkörper nicht vorhanden ist Um eine Erwärmung der Wicklungskappe durch Wirbelströme

zu vermeiden, ist die Wicklungskappe durch einen als Dämpferwicklung wirkenden Kurzschlußring gegenüber den Wickelköpfen abgeschirmt Um ein Eindringen von Streufeldern in die Wicklungskappe zu vermeiden, die axial aus den Wickelköpfen heraustreten, ist die Dämpferwicklung durch geeignete stirnseitige Ringe aus Aluminium ergänzt Der Übergangswiderstand zwischen diesen stirnseitigen Ringen und dem axialen KurLSchiußring wird durch Einfügen einer Silberschicht herabgesetzt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotorkappe zu schaffen, deren Kontaktflächen so

wirksam wie möglich gegen Brennschäden geschützt sind

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die

im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Überzug zumindest auf den Teil der nach innen gerichteten Fläche der Wicklungskappe aufzubringen, der in elektrischem Kontakt mit den Verlängerungen der Nutenkeile steht, welche die Rotorwicklung im Rotor festhalten. Hierdurch wird der Übergangswiderstand zwischen den genannten Verlängerungen und der Wicklungskappe vermindert wodurch die Gefahr von Brennschäden an der Wicklungskappe verkleinert wird. Der Überzug wird vorzugsweise auf die gesamte nach innen gerichtete Fläche der Wicklungskappe aufgebracht da er zugleich einen wirksamen Schutz gegen Korrosion bildet, zu der es anderenfalls bei Anwendung einer Wasserkühlung infolge der dabei auftretenden Gefahr einer Undichtigkeit und starker Kondensationsbildung leicht kommen kann.
Wicklungskappen für Turbogeneratorrotoren werden normalerweise aus austenitischem Manganstahl hergestellt der 14 bis 20 Gewichtsprozent Mangan, 3 bis 8 Gewichtsprozent Chrom, 0,20 bis 0,60 Gewichtsprozent Kohlenstoff, eventuell 0,005 bis 0,030 Gewichtsprozent einlegierten Stickstoff, eventuell 1,5 bis 3

so Gewichtsprozent Molybdän sowie andere normalerweise in Stahl vorkommende Elemente enthält wie Silizium, Phosphor und Schwefel in kleinen Mengen.

Unter Aluminiumlegierung wird bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung eine Legierung verstanden, die mindestens 75 Gewichtsprozent Aluminium enthält. Als Legierungssubstanz wird Magnesium bevorzugt, eventuell zusammen mit Silizium und/oder Mangan. Eine Aluminium-Magnesiumlegierung ist elektroche-

20

misch unedler als Aluminium und ist bei allen Temperaturen unedler als ein austenitischer Manganstahl, was bei Aluminium nicht immer der Fall ist Durch die Verwendung eines Überzuges aus eine- Magnesium-Aluminiumlegierung wird sichergestellt, daß bei einer s auftretenden elektrochemischen Korrosion niemals der Stahl angegriffen wird. Der Magnesiumgehalt liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 Gewichtsprozent

Als Beispiel für geeignete ,kommerzielle Magnesium enthaltende Legierungen können genannt werden:

eine Legierung, enthaltend 0,5% Mg, der Rest Al, eine Legierung, enthaltend 1,0% Mg, der Rest Al,

eine Legierung, enthaltend 2,0% Mg, der Rest Al,

eine Legierung, enthaltend 5% Mg, der Rest AL

eine Legierung, enthaltend 0,4% Mg, 0,5% Si, der Rest Al,

eine Legierung, enthaltend 2% Mg, 1% Mn, der Rest Al,

eine Legierung, enthaltend 0,6% M&, 0,6% Si, der

Rest Al, sowie

eine Legierung, enthaltend 0,8% Mg, 1,0% Si und 0,7% Mn, der Rest AL

Als Beispiel einer brauchbaren Legierung ohne Magnesium kann eine Legierung genannt werden, die 0,5% Si enthält, während der Rest aus Aluminium besteht Die angegebenen Prozentwerte sind in allen Fällen Gewichtsprozente.

Die Dicke des Überzuges aus Aluminium oder Aluminiumlegierung liegt vorzugsweise zwischen 0,05 bis 2 mm.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig.! schematisch einen Teil des Läufers eines Turbogenerators mit einer Wicklungskappe im Schnitt wobei die Wicklungskappe mit einem gegen Korrosion schatzenden Überzug gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist Die Schnittdarstellung ist auf den oberhalb der Symmetrieachse A liegenden Teil beschränkt

F i g. 2 eine entsprechende Schnittdarstellung wie in F i g. 1, jedoch mit einer radialen Versetzung, so daß die Schnittfläche durch eine Nut des Rotorkörpers geht

In den Figuren bezeichnet 10 die Motorwelle, 11 den Rotorkörper, 12 die Spulenköpfe der Rotorwicklung, die mit nicht dargestellten Kühlkanälen zur Wasserkühlung versehen sind. 13 einen Isolierzylinder, 14 die Wicklungskappe des Rotors und 15 einen Stützring für die Wicklungskappe. Die Wicklungskappe 14 ist auf den Rctorkörper 11 und den Stützung 15 aufgeschrumpft und durch die Schrumpfschlösser 16 und 17 an den genannten Teilen 11 und 15 befestigt Die nach innen gerichtete Fläche 18 der Wicklungskappe ist mit Ausnahme der kleinen in Radialebenen liegenden Flächen 19, 20 und 21 im ganzen mit einem Überzug gemäß der vorliegenden Erfindung versehen, der im Ausführungsbeispiel aus einer Aluminiumlegierung mit 97 Gewichtsprozent Aluminium und 3 Gewichtsprozent Magnesium besteht Wie aus F i g. 2 hervorgeht werden die in den Nuten liegenden Teile 22 der Rotorwicklung io radialer Richtung durch metallische Nutenkeile 23 festgehalten, die vorzugsweise aus Messing oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Die Nutenkeile sind längs der Spulenköpfe der Rotorwicklung mit Verlängerungen 24 versehen. Diese Verlängerungen 24 gelangen dadurch in direkten elektrischen Kontakt mit der Wicklungskappe 14, daß sie durch die auf die radial innerhalb liegenden Spulenköpfe wirkende Zentrifugalkraft gegen die Wicklungskappe 14 gedrückt werden. Eine Erklärung dafür, daß ein Überzug aus Aluminium oder Aluminiumlegierung auf der nach innen gerichteten Fläche der Rotorkappe die Gefahr von Brennschäden verringert dürfte darin bestehen, daß mehrere und größere Kontakte zwischen der Wicklungskappe 14 und den Verlängerungen 24 bei Verwendung eines relativ weichen Überzugs gebildet werden, als wenn die Verlängerungen in direktem Kontakt mit dem Stahl der Wicklungskappe stehen würden.

Das Aufbringen des Überzuges kann durch Lichtbogenspritzung von einem Draht aus der angegebenen Legierung auf herkömmliche Weise geschehen. Nach dem Aufspritzen wird der Überzug auf eine Dicke von 0,2 mm abgedreht Wegen der Schwierigkeit auf den kleinen Flächen 19, 20 und 21 einen gut haftenden Überzug aus der Aluminiumlegierung aufzubringen, können diese Flächen mit einer Lackschicht, wie z. B. einer Schicht aus Polyamidlack, geschützt werden. In gewissen Fällen ist es möglich, die Auftragung des Überzuges durch Flammspritzung anstelle von Lichtbogenspritzung durchzuführen.

Hierzu 1 BJatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Auf den Rotor eines Turbogenerators aufgeschrumpfte Wicklungskappe mit Vorkehrungen zum Verhüten von Brennschäden zwischen Wicklungskappe und Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Wicklungskappe (14) aus austenitischem Manganstahl mindestens der am Rotor anliegende Bereich der nach innen gerichteten Fläche (18) der Wicklungskappe mit einem Überzug aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung versehen ist

2. Wicklungskappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß mindestens der in elektrischem Kontakt mit Verlängerungen (24) der- Nutenkeile (23) des Rotors stehende Bereich mit dem Überzug versehen ist

3. Wicklungskappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte nach innen gerichtete Fläche (18) der Wicklungskappe mit dem Überzug versehen ist

4. Wicklungskappe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Überzug aus einer Aluminium-Magnesiumlegierung besteht

5. Wicklungskappe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Legierung 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Magnesium und im übrigen Aluminium enthält

6. Wicklungskappe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Legierung im wesentlichen 97 Gewichtsprozent Aluminium und 3 Gewichtsprozent Magnesium enthält

7. Wicklungskappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Überzug durch Lichtbogenspritzung aufgebracht ist