DE2647009A1

DE2647009A1 - Electric coupling system for sync. generator rotor and exciter - ensures good electric contact and mechanical strength by spring loaded contact

Info

Publication number: DE2647009A1
Application number: DE19762647009
Authority: DE
Inventors: Jurij Vasiljevitsch Aroschidse
Original assignee: AROSCHIDSE
Current assignee: AROSCHIDSE
Priority date: 1976-10-18
Filing date: 1976-10-18
Publication date: 1978-04-20

Abstract

A simple design is used for the mechanical and electrical coupling between the rotor windings of a synchronous generator and the exciter generator mounted coaxially with the rotor. The generator rotor shaft is mounted end to end with that of the exciter generator (2). A mechanical coupling (4) is arranged concentrically with these outside a spring mounted (12) arrangement ensuring good contact between the conducting busbars (5, 6) of the two units. These are held in position by a clamp bolt (22) in such a way that they are forced together into better contact by centrifugal force as the two units rotate.

Description

EINRICHTUNG ZUR VERBINDUNG VON WICKLUNGEN DES DEVICE FOR CONNECTING WINDINGS OF THE

GENERATORLÄUFERS UND ERREGERLÄUPERS Die Erfindung betrifft elektrische Maschinen, insbesondere Einrichtungen zur Verbindung von Wicklungen des Generatorläufers und Erregerläufers und wird zur Verbindung der Stromzuführungen des Erregerläufers mit den Erregerwicklungen von Synchrongeneratoren mit bürstenlosem Erregungssystem angewandt. GENERATOR RUNNERS AND EXCITERS The invention relates to electrical Machines, in particular devices for connecting the windings of the generator rotor and exciter rotor and is used to connect the power supply lines to the exciter rotor with the excitation windings of synchronous generators with a brushless excitation system applied.

Die übliche und allgemein angewandte Konstruktion zur Zuführung des gleichgerichteten Stromes vom Erreger an die Erregerwicklung des Generatorläufers besteht darin, daß auf der Läuferwelle stromleitende Kontaktringe angeordnet sind, die mit den Wicklungsanschlüssen des entsprechenden Potentials verbunden sind, während der Strom den Ringen durch elektrische Bürsten zugeführt wird, die an den Ringen von der Wechselstromwicklung des Erregers über im Erregergehäuse angeordnete ortsfeste Gleichrichter schleifen. The usual and commonly used construction for feeding the rectified current from the exciter to the exciter winding of the generator rotor consists in that conductive contact rings are arranged on the rotor shaft, which are connected to the winding terminals of the corresponding potential, while the current is fed to the rings by electric brushes attached to the rings from the alternating current winding of the exciter via stationary ones arranged in the exciter housing Grind rectifier.

Mit dem Leistungsansteigen der Generatoren erscheint die Fortleitung des vergrößerten Erregerstromes über einen Schleifkontakt in die Erregerwicklung des Generators als immer schwierigere Aufgabe, da bei großen Stromdichten die Bauart der Kontaktringe zwecks intensiver Kühlung der letzteren kompliziert werden muß und die Konstruktion der die elektrischen Bürsten tragenden Brücke zu vervollkommnen ist, um eine schnelle Auswechslung der Bürsten beim Rotieren des Läufers sowie gefahrlose Bedienung zu gewährleisten. Infolge verschiedener Ursachen erfolgt außerdem eine ungleichmäßige Stromverteilung durch die Bürsten und die in bezug auf Stromdichte mehr belasteten Bürsten fallen schnell aus. In Zusammenhang damit wurden während der letzten 15 bis 20 Jahre Einrichtungen zur Weiterleitung des gleichgerichteten Stromes vom Erregerläufer an den Generatorläufer entwickelt. Dazu wird der Erreger mit Wechselstromwicklung und rotierenden Gleichrichtern auf dem Läufer ausgeführt, während die Anschlüsse (Kontaktelemente) der Wicklungen des Generatorläufers und Erregerläufers an die Stirnflächen der Läuferwellen geführt werden und bei der Stoßverbindung der Stirnflächen der auf einer Achse angeordneten Läuferwellen in Kontaktberührung treten. Zur Verwirklichung dieses Gedankens wurden im Laufe der letzten Jahre einige Abwandlungen der Bauart dieser Wicklungsverbindungen entwickelt. As the power of the generators increases, the appears Forwarding of the increased excitation current into the excitation winding via a sliding contact of the generator as an increasingly difficult task, since the type of construction with high current densities the contact rings must be complicated for the purpose of intensive cooling of the latter and to perfect the construction of the bridge carrying the electric brushes is to allow a quick replacement of the brushes when rotating the rotor as well as safe Ensure operation. Also, due to various causes, an uneven current distribution through the brushes and in terms of current density Brushes that are more heavily used quickly fail. In connection with this were during of the last 15 to 20 years facilities for forwarding the rectified Current developed from the exciter rotor to the generator rotor. This is what the pathogen does executed with alternating current winding and rotating rectifiers on the rotor, while the connections (contact elements) of the windings of the generator rotor and Exciter rotor are guided to the end faces of the rotor shafts and at the butt joint the end faces of the rotor shafts arranged on an axis in contact step. Over the past few years, a number of Modifications to the design of these winding connections were developed.

Es ist eine Einrichtung zur Verbindung von Wicklungen des Generatorläufers und Erregerläufers (DT-Patentschrift 1 265 27&) bekannt, bei der die Kontaktelemente der Wicklungen der Läufer des Generators und Erregers an die Stirnflächen der Wellen herausgeführt sind, während zur Vereinigung der Wicklungen bei der Stoßverbindung der Wellen in den Aussparungen der Wellenstirnflächen Steckkontakte angeordnet werden. It is a device for connecting windings of the generator rotor and exciter rotor (DT patent specification 1 265 27 &) known in which the contact elements of the windings the rotor of the generator and exciter to the end faces of the shafts are brought out, while for the union of the windings in the butt joint of the shafts plug contacts are arranged in the recesses of the shaft end faces.

Diese Bauart hat eine große Anzahl von Elementen und ist für die Herstellung und Montage kompliziert. This type of construction has a large number of elements and is for the Complicated to manufacture and assemble.

Es ist auch eine Einrichtung zur Verbindung von Wicklungen des Generatorläufers und Erregerläufers (DT-PS 180 830) bekannt, bei der an den Wellenstirnflächen stromleitende Scheiben angeordnet sind und mit diesen Anschlüssse der Läuferwicklungen geschaltet sind. It is also a device for connecting windings of the generator rotor and exciter rotor (DT-PS 180 830) known, with the current-conducting on the shaft end faces Disks are arranged and connected to these terminals of the rotor windings are.

Es ist auch eine Einrichtung zur Verbindung von Wicklungen des Generatorläufers und Erregerläufers (GB-PS 1 150 876) bekannt, bei der die Kontaktelemente der Läufer wicklungen an die Wellenstirnflächen herausgeführt, unter einem rechten Winkel abgebogen und befestigt sind. Auch bei der anderen bekannten Einrichtung (DT-PS 1 137 123) sind die Kontaktelemente unter einem rechten Winkel abgebogen und durch axial auf der Wellenseite angeorndete Federn abgefedert. It is also a device for connecting windings of the generator rotor and exciter rotor (GB-PS 1 150 876) known in which the contact elements of the rotor Windings led out to the shaft end faces, bent at a right angle and are attached. Also at the other known facility (DT-PS 1 137 123) the contact elements are bent at a right angle and through axially springs arranged on the shaft side.

Bei den oben beschriebenen Bauarten ist beim Rotieren der Läufer der Werkstoff der Kontaktelemente unter Einwirkung der radialen Fliehkräfte einem Fließen unterworfen, und eine Abschazächung des Kontaktes ist dabei möglich. Zwischen den Stirnflächen der Wellen ist außerdem ein Spielraum zur Sicherstellung des Axialdruckes beim Stillsetzen des Generators erforderlich, gleichzeitig aber verursacht die Druckverringerung eine Abschwächung der Wellenverbindung miteinander. In the types described above, the rotor is rotating when it rotates the material of the contact elements under the action of the radial centrifugal forces Subject to flow, and a weakening of the contact is possible. Between the end faces of the shafts is also a margin to ensure the axial pressure when stopping the generator required, but at the same time the pressure reduction causes a weakening of the shaft connection with each other.

Diese Bauart gewährleistet zwar eine axiale Abfederung der Kontaktelemente beim Rotieren der Läufer, jedoch weist sie eine große Anzahl Bauelemente auf und ist bei der Montage komplaziert. This design ensures an axial cushioning of the contact elements when rotating the rotor, however, it has a large number of components and is complicated during assembly.

Bei der bekannten Einrichtung zur Verbindung von Wicklunten des Generatorläufers und Erregerläufers (US-PS 3 808 490) sind die Kontaktelemente als Kegel ausgebildet, der sich in Radialrichtung zur geometrischen Wellenachse erweitert, wobei die Kontaktelemente radial den Stirnflächen der Läuferwellen zugewandt sind Zwischen den Kontaktelementen ist ein stromleitender Keil angeordnet, der elastische Eigenschaften in axialer Richtung besitzt Beim Rotieren der Läufer klemmt sich der Keil unter :E:inwirku.ng von Pliehkräften zwischen die Wicklungsanschlüsse ein und übt eine spreizende Wirkung in axialer Richtung aus, so daß eine zuverlässige Berührung zwischen den Kontaktelementen gewährleistet wird0 Bei dieser Bauart ist nur ein Element vorhanden - der stromleitende Keils Zur Erzeugung von ausreichend guten Betriebskenndaten ist für den Keil und die kegelartigen Kontaktelemente der Wicklungen eine genaue Bearbeitung eflorderlich, der Bearbeitungsvorgang aber ist recht kompliziert und unproduktiv0 Die Erfindung bezweckt eine Beseitigung der erwähnten Mängel mit gleichzeitiger Vereinfachung der Fertigungstechnologie für konstruktive Elemente. In the known device for connecting windings of the generator rotor and exciter rotor (US Pat. No. 3,808,490), the contact elements are designed as cones, which expands in the radial direction to the geometric shaft axis, whereby the contact elements facing radially the end faces of the rotor shafts between the contact elements an electrically conductive wedge is arranged, the elastic properties in axial Has direction When the rotor rotates, the wedge gets stuck under: E: inffektu.ng of axial forces between the winding connections and exerts a spreading effect in the axial direction, so that a reliable contact between the contact elements is guaranteed0 With this type of construction there is only one element - the conductive one Keils To generate sufficiently good operating characteristics, the Keil and the cone-like contact elements of the windings require precise machining, the machining process, however, is quite complicated and unproductive. The invention The aim is to eliminate the shortcomings mentioned while at the same time simplifying them the manufacturing technology for constructive elements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zuverlässigen elektrischen Kontakt bei ausreichend einfacher Bauart durch Entwicklung einer Einrichtung mit direktem Anliegen der Kontaktelemente aneinander, große Kontaktflächen und Ausnutzung von Fliehkräften zu gewährleisten, und den Zusammenbau der Einrichtung durch Anwendung einer technologischen Vorrichtung zu vereinfachen. The invention is based on the object of providing a reliable electrical If the design is sufficiently simple, contact by developing a facility with direct contact between the contact elements, large contact surfaces and utilization of centrifugal forces to ensure, and the assembly of the device by application to simplify a technological device.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Verbindung von Wicklungen des Generatorläufers und Erregerläufers, die mindestens ein elastisches Glied enthält, das die Vereinigung der Berührungsflächen des Kontaktelementes des Generatorläufers und Kontaktelementes des Erregerläufers gewährleistet und in der Welle des Generator- oder Erregerläufers angeordnet ist, erfindungsgemäß einen Stützeinsatz enthält, der in einer Zentralöffnung befestigt ist, die in derjenigen Welle ausgeführt ist, in welcher das elastische Glied angeordnet ist, wobei die Kontaktelemente überlappt verbunden sind, während ihre Berührungsflächen senkrecht zum Wellenhalbmesser angeordnet und durch das elastische Glied aneinandergedrückt werden, das auf der Seite der geometrischen Wellenachse in einer Aussparung sitzt, die in einem Stützeinsatz ausgeführt ist. This object is achieved in that the device for connection of windings of the generator rotor and exciter rotor, which have at least one elastic Contains member that is the union of the contact surfaces of the contact element of the Generator rotor and contact element of the exciter rotor guaranteed and in the Shaft of the generator or exciter rotor is arranged, according to the invention a support insert contains, which is fixed in a central opening, which is carried out in that shaft in which the elastic member is arranged, with the contact elements overlapping are connected, while their contact surfaces are arranged perpendicular to the shaft radius and pressed together by the elastic member that is on the side of the geometric shaft axis is seated in a recess that is executed in a support insert is.

Es ist zweckmäßig, das elastische Glied in Gestalt einer Tellerfeder auszuführen. It is useful to have the elastic member in the form of a plate spring to execute.

Es ist ebenfalls zweckmäßig, daß in derjenigen Welle, in welcher das elastische Glied angeordnet ist, auf der Seite der Kontaktelemente eine radiale Montage-Öffnung ausgeführt ist, in die ein Bolzen zum Fortdrücken des elastischen Gliedes in Richtung zur gecmetrischen Wellenachse hin beim Zusammenbau eingeschraubt wird, während in den Kontaktelementen Längsnuten vorgesehen sind, die im Verlauf des Zusammenbaues unter der Montage-Öffnung angeordnet sind. It is also useful that in that wave in which the elastic member is located on the side of the contact elements a radial mounting opening is made into which a bolt for pushing the elastic member in the direction of the gecmetric shaft axis during assembly is screwed in while longitudinal grooves are provided in the contact elements, which are arranged under the assembly opening in the course of assembly.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 Längsschnitt der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Verbindung von Wicklungen des Generatorläufers und Erregerläufers; Fig. 2 Querschnitt der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Verbindung von Wicklungen des Generatorläufers und Erregerläufers; Fig. 3 erfindungsgemäße Verbindung der Anschlüsse von Kontaktelementen; Fig. 4 Querschnitt derselben erfindungsgemäßen Einrichtung mit Montage-Bolzen. The invention is explained below with the aid of the description of an exemplary embodiment and the accompanying drawings explained in more detail. It shows Fig. 1 longitudinal section Device according to the invention for connecting windings of the generator rotor and exciter rotor; Fig. 2 cross section of the device according to the invention for connection of windings of the generator rotor and exciter rotor; 3 according to the invention Connection of the connections of contact elements; Fig. 4 cross section of the same according to the invention Device with mounting bolts.

Die Einrichtung zur Verbindung von Wicklungen des Generatorläufers und Erregerläufers enthält eine Welle 1 (Fig. 1) des Generatorläufers und eine Welle 2 des Erregerläufers, deren Enden durch Kupplungen 3 und 4 verbunden sind. In den Wellen 1 und 2 sind Kontaktelemente 5 und 6 angeordnet, die die Berührungsflächen 7 bzw. 8 aufweisen. Die Kontaktelemente 5 und 6 sind so überlappt, daß ihre Berührungsflächen 7 und 8 aneinander anliegen. The device for connecting windings of the generator rotor and exciter rotor includes a shaft 1 (Fig. 1) of the generator rotor and a shaft 2 of the exciter rotor, the ends of which are connected by couplings 3 and 4. In the Shafts 1 and 2 are arranged contact elements 5 and 6, which are the contact surfaces 7 and 8 respectively. The contact elements 5 and 6 are overlapped so that their contact surfaces 7 and 8 rest against each other.

In der Welle 2 des Erregerläufers ist eine Zentralöffnung 9 vorgesehen, in der ein Stützeinsatz 10 angeordnet ist. A central opening 9 is provided in shaft 2 of the exciter rotor, in which a support insert 10 is arranged.

Im Stützeinsatz 10 ist eine Aussparung 11 ausgeführt, in der ein in Gestalt einer Tellerfeder gefertigtes elastisches Glied 12 untergebracht ist. Zwischen elastischem Glied 12 und Kontaktelement 5 sind Isolierzwischenlagen 13 3 und 14 verlegt. In der Zwischenlage 14 ist eine Öffnung 15 vorgesehen.In the support insert 10, a recess 11 is made in which an in Shape of a plate spring made elastic member 12 is housed. Between elastic member 12 and contact element 5 are insulating intermediate layers 13 3 and 14 relocated. An opening 15 is provided in the intermediate layer 14.

Im Stützeinsatz 10 (Fig. 2) ist ein Axialkanal 16 vorgesehen, in dem die Rohrleitungen 17 für das Kühlmittel verlegt sind. In der Kupplung 4 ist eine Gewindebohrung 18 ausgeführt. In der Welle 2 des Erregerläufers ist eine Öffnung 19 vorgesehen. In den Kontaktelementen 5 und 6 sind Längsnuten 20 bzw. 21 ausgeführt. Im zusammengebauten Zustand liegen die Öffnungen 18, 19 und 15 koaxial, während die Nuten 20 und 21 unter der Öffnung 19 und über der Öffnung 15 angeordnet sind. An axial channel 16 is provided in the support insert 10 (FIG. 2), in which the pipes 17 are laid for the coolant. In the clutch 4 is a threaded hole 18 is executed. There is an opening in shaft 2 of the exciter rotor 19 provided. Longitudinal grooves 20 and 21 are made in the contact elements 5 and 6. In the assembled state, the openings 18, 19 and 15 are coaxial while the grooves 20 and 21 are arranged below the opening 19 and above the opening 15.

In Fig. 3 ist die Form der Nuten 20 und 21, die in den Kontaktelementen 5 bzw. 6 vorgesehen sind, angegeben. In Fig. 3 is the shape of the grooves 20 and 21 which are in the contact elements 5 and 6 are provided.

In Fig. 4 ist in die durch Öffnungen 18, 19, 15 und Nuten 20 und 21 gebildete Montage-Öffnung der Bolzen 22 zum Ausdrücken des elastischen Gliedes 12 in Richtung zur geometrischen Achse der Welle 2 eingeschraubt. In Fig. 4 is in the through openings 18, 19, 15 and grooves 20 and 21 formed mounting opening of the bolts 22 for expressing the elastic member 12 screwed in the direction of the geometric axis of the shaft 2.

Beim Rotieren der Wellen 1 und 2 des Generator- und Erregerläufers wirken die Fliehkräfte und dr 9 Ausdrückkraft des elastischen Gliedes 12 auf die Kontaktelemente 5 und 6 ein, und ihre Berührungsflächen 7 und 8 werden dicht aneinandergedrückt. Auf diese Weise wird ein zuverfässiger elektrischer Kontakt gesichert und eine Koinzidenz der Wirkung von radialen Fliehkräften mit der radialen Wirkung des elastischen Gliedes 12 erreicht. When rotating shafts 1 and 2 of the generator and exciter rotor act the centrifugal forces and dr 9 expressing force of the elastic member 12 on the Contact elements 5 and 6 a, and their contact surfaces 7 and 8 are pressed close together. This way it becomes a reliable electrical Contact secured and a coincidence of the effect of radial centrifugal forces with the radial action of the elastic member 12 is achieved.

Für den Zusammenbau der Einrichtung wird in die durch Öffnungen 18, 19 und 15 und Nut 21 gebildete Montage-Öffnung der Bolzen 22 eingeschraubtO Der Bolzen 22 stützt sich gegen die Isolierzwischenlage 13 ab, die ihrerseits einen Druck auf das elastische Glied 12 ausübt, indem dieses zur geometrischen Achse der Welle 2 hin gedrückt wird. Danach wird in den gebildeten Raum das Kontaktelement 5 eingesetzt, dessen Nut 20 den Bolzen 22 umfaßt. For the assembly of the device is in the openings 18, 19 and 15 and groove 21 formed assembly opening of the bolts 22 screwed in Bolt 22 is supported against the insulating intermediate layer 13, which in turn has a Exerts pressure on the elastic member 12 by moving it to the geometric axis of the Shaft 2 is pushed towards. The contact element is then placed in the space formed 5 is used, the groove 20 of which comprises the bolt 22.

Dann wird der Bolzen 22 herausgeschraubt, die Federkräfte des elastischen Gliedes 12 wirken in Radialrichtung und die Kontaktelemente 5 und 6 werden dicht aneinandergepreßt. In die Öffnung 18 wird ein (in der Zeichnung nicht angedeutet) Verschlußstopfen eingeschraubt, der als Auswuchtungsmasse des Läufers dient.Then the bolt 22 is unscrewed, the spring forces of the elastic Link 12 act in the radial direction and the contact elements 5 and 6 are tight pressed together. In the opening 18 a (not indicated in the drawing) Sealing plug screwed in, which serves as a balancing mass for the rotor.

Somit enthält die erfindungsgemäße Einrichtung nur ein elastisches Glied9 z.B. eine Tellerfeder und einen Stützeinsatz, wodurch die Einfachheit und Fertigungsgerechtheit der Einrichtung gewährleistet sind0 L e e r s e i t e Thus, the device according to the invention contains only an elastic one Link9 e.g. a disc spring and a support insert, which simplifies and The manufacturing process of the facility is guaranteed 0 L e e r s e i t e

Claims

Claims 1.?, Finrichtung for connecting windings of the Generator rotor and exciter rotor, which contains at least one elastic member, the connection of the contact surfaces of the contact element of the generator rotor and the contact element of the exciter rotor and in the shaft of the generator or exciter rotor is arranged so that that it contains a support insert (10) which is fastened in a central opening (9) is, which is carried out in that shaft (1 or 2) in which the elastic Member (12) is arranged, wherein the contact elements (5 and 6) are connected in an overlapping manner are, while their contact surfaces (7 and 8) are perpendicular to the radius of the shaft (1, 2) are arranged and pressed against one another by an elastic member (12), that on the side of the geometric axis of the shaft (1, 2) in a recess (11) sits, which is carried out in the support insert (10).

2. Device according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the elastic member (12) is designed in the form of a plate spring is.

3. Device according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that in that wave (1 or 2) in which the elastic member (12) is arranged, a radial mounting opening (19) is carried out into which a bolt (22) for expressing the elastic member (12) to the geometric Axis of the shaft (1, 2) is screwed towards during assembly, while in the contact elements (5 and 6) longitudinal grooves (20 and 21) are provided; those in the course of assembly be arranged under the mounting opening.