DE2930396A1

DE2930396A1 - Vorrichtung fuer dynamoelektrische maschinen zum verbinden der rohrleiter der statorwicklung mit phasenringleitern

Info

Publication number: DE2930396A1
Application number: DE19792930396
Authority: DE
Inventors: Roger H Daugherty; Warren W Jones; Roger L Swensrud
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1978-07-31
Filing date: 1979-07-26
Publication date: 1980-02-21
Also published as: JPS6041814Y2; YU41168B; FR2432794A1; IT1162763B; YU185279A; DE2930396C2; ES482963A1; IT7924696A0; IN150718B; JPS6066267U; CA1121429A; US4199700A; BE877995A; FR2432794B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für dynamoelektrische Maschinen zum Verbinden innengekühlter Rohrleiter der Statorwicklung mit Phasenringleitern, die zumindest am einen stirnseitigen Ende des Stators angeordnet sind, wobei die Phasenringleiter ebenfalls durch ein Kühlmittel, innengekühlt sind.

Eine zunehmende Wirtschaftlichkeit und Größenausnutzung haben histoi'isch zu einer zunehmenden Nennleistung bei Generatoren geführt, die jedoch mit mehr Wartungsbedarf und sogar einer Verringerung der physikalischen Abmessungen derartiger Maschinen verbunden ist. Die Verwirklichung von solchen gegensätzlichen Zielen führt notwendigerweise zur Verwendung von flüssigkeitgekühlten Statorwicklungen. Parallele Phasenringleitungen, welche die elektrische Verbindung zwischen der Statorwicklung und den Durchführungs- bzw. Anschlußisolatoren herstellen, werden üblicherweise mit einem gas-

Fs/gf

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förmigen Kiihlmiltel gekühlt. Durch die Größenbei;renzungen , welche sich bei Maschinen mit ansteigender Nennleistung ergeben, kann für die parallelen Phasenringleitungen eine Flüssigkühlung notwendig werden. Bisher wurden die Phasenverbindungsstücke zwischen den Anschlußstücken an den Statorwicklungen und an den Phasenringleitungen flexibel ausgeführt, damit Fehlaus richtungen kompensiert werden können. Derartige flexible Phasenverbindungsstücke haben jedoch eine natürliche Resonanzfrequenz, die wesentlich tiefer liegt als erwünscht. Derartig tiefe Eigenresonanzfrequenzen machen jedoch die Verbindungsstücke empfindlicher gegen Vibration und Spannungsbeanspruchung. Mit Hilfe von steifen Phasenverbindungsstücken , deren natürliche Resonanzfrequenz verhältnismäßig hoch liegt, glaubte man bisher eine Fehlausrichtung der Anschlußstücke nicht ausgleichen zu können. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich durch die Notwendigkeit einer Abdichtung der Strömungsleitungen für die Kühlmittelflüssigkeit, da ein Avistreten der Kühlmittelflüssigkeit das Innere des Generators verunreinigen oder auch zu Schaden führen kann. Solche Schwierigkeiten sind bei gasgekühlten Anlagen in der Regel nicht zu erwarten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, f lüssigkeitsgekühlte Phasenringleitungen zu schaffen, mit welchen eine starre Verbindung der St at or wicklung mit den Phasenringleitungen über ein Phasenverbindungsstück möglich ist, mit welchem eine Fehlausrichtung ausgeglichen werden kann, und welches ferner keine Schwierigkeiten durch niedere Eigenresonanzfrequenz entstehen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vielzahl von Kühlmittelanschlüssen mit den jeweiligen Enden der Rohrleiter verbunden sind, um das Kühlmittel von einem Kühlmittelverteiler aus jeweils über eine Kühlmittelleitung den Rohrleitern zuzuführen

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führen, daß jeder Kihlrnittelansehluß einen Anschlußteil mit zumindest einer Bohrung umfaßt, daß eine Vielzahl von Kopfstücken mit einem Kühlmittelanschluß an die Phasenringleitungen angeschlossen ist, um Kühlmittel verzweigt durch die Phasenringleitungen zu führen, daß jedes Kopfstück einen Anschlußteil mit zumindest einer Bohrung umfaßt, die senkrecht zur Bohrung im Anschlußteil verläuft, daß die Kühlmittelanschlüsse mit den Kopfstücken über Phasenverbindungsstücke miteinander verbunden sind, wobei die Phasenverbindungsstücke jeweils aus einem ersten Verbindungsteil und einem zweiten Verbindungsteil großfläciiig an dem Anschlußteil anliegt und mit diesem verschraubt ist, daß der zweite Verbindungsteil großflächig an dem Anschlußteil anliegt und mit. diesem verschraubt ist, und daß das eine Ende des ersten Verbindungsteils mit einem Sackloch versehen ist, in welches ein entsprechender Zapfen am Ende des zweiten Verbindungsteils drehbar einsetzbar und in beliebiger Drehstellung fixierbar ist.

In vorteilhafter Weise sind derartige Kühlrnittelanschlüsse an den Rohrleitern sowie die Kopfstücke der Phasenringleitungen und die Phasenverbindungsstücke mit Bohrungen versehen, durch welche Verbindungselemente in Form von Bolzen, Schrauben oder dergleichen einsetzbar sind. Das aus zwei Teilen bestehende Phasenverbindungsstück, wobei die beiden Verbindungsteile ,!gegeneinander drehbar zusammengepaßt werden können, bietet in Verbindung mit dem zugehörigen Kühlmittelanschluß und dem Kopfstück die Möglichkeit, eines Ausgleichens von Fehlausrichtungen der miteinander zu verbindenden Teile. In vorteilhafter Weise ist zumindest die Bohrung in einem der jeweils zu verbindenden Teile als Langloch ausgebildet, wobei die Langlöcher verschiedener Teile etwa senkrecht zueinander verlaufen, und damit eine weitere Möglichkeit des Ausgleiches von Fehlausrichtungen bieten. Die großflächig auf

den

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den Kühlmittelanschlüssen bzw. Kopfstücken aufliegenden Verbindungsteile des Phasenverbindungsstückes gewährleisten eine sehr gute elektrische Kontaktgabe, insbesondere wenn die aufeinanderlie^enden Montageflächen nach der Montage verlötet werden.

Durch das Vorsehen der senkrecht zueinander verlaufenden Langlöcher ergeben sich sowohl bezüglich einer Translation als auch einer Rotation jeweils drei Freiheitsgrade, so daß ein Ausgleich von Feldaus richtungen zwischen den Stator wicklungen und den parallelen Phasenringleitungen in einfacher Weise zu verwirklichen ist. Da das Phasenverbindungsstück als starre Komponente ausgebildet und nach der Montage verlötet wird, hat es eine verhältnismäßig hohe Steifigkeit mit einer verhältnismäßig hohen Eigenresonanzfrequenz. Da die Phasenverbindungsstücke verhältnismäßig kurz sind, werden sie durch das Kühlmittel, welches den Kühlmittelanschlüssen und den Kopfstücken zugeführt, wird, ausreichend gekühlt, so daß sie selbst vom Kühlmittel nicht durchflossen sein müssen. Schließlich wird durch das Vorsehen eines in der Länge anpaßbaren und in ein Sackloch am anderen Verbindungsteil einsetzbaren Zylinder Stückes auch eine Vorkehrung getroffen, um unterschiedliche Abstände zwischen einem Kühlmittelanschluß und dem zugehörigen Kopfstück auszugleichen.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht auf die Statorwicklungen und die Phasenringe eines Generators;

Fig. 2 eine um 90 gegenüber der Darstellung gemäß Fig. 1 verdrehte Teilansicht, um die Positionierung der parallelen

Phasenringe

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Piia.senringe und der Verteile ransc;düsse an die Statorwicklung anzudeuten;

Fig. 3A und 3B eine Vorderansicht und eine Seitenansicht eines Kopfstückes für die Statorwicklun ·; eines parallelen Phasenan Schlusses und eines elektrischen Verbindungsstückes

Fig. 4A und 4B um 90 gegeneinander verdrehte Ansichten des Kopfstückes gemäß Fig. 3A und 3B;

Fig. 5A und 5B um 90 gegeneinander verdrehte Ansichten des einen Teils eines Phasenverbindun^ sstückes, welches am Kopfstück gemäß Fig. 4A und 4B befestigt ist;

Fig. 6A und 6B um 90 gegeneinander versetzte Ansichten eines zweiten Teils des Phasenverl.indungsstückes ;

F:g. 7A und 7B um 90 gegeneinander vursel.-.te Ansichten des Anschlu: Stückes an den parallelen Phasenring, an welchem das Pliasenverbindungsstück gemäß 6A und 6B befestigt wir :

Die vorliegende Erfindung wird primär für die Phasenleitungen der Wicklungen von dynamoelektrischen Maschinen verwendet und nachfolgen·: anhand eines Großgi nerators beschrieben, der mit einem flüssigen Kühlmittel gekühlt, ist.

Gemäß Fig. 1 ist der Generator 10 in einem Gehäuse 12 untergebracht und umfaßt einen laminierten Statorkern 14 herkömmlicher Konstruktion, der im Innern des C.ohäuses 12 in bekannter Weise abgestützt ist. Der Statorkern 14 hat in Längsrichtung verlaufende Nuten für die Aufnahme der Statorwicklung 18. Diese Stator wicklung 18 besteht aus stabförmigen

Ilohrleitern 20

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Rohrleitern 20, in deren Innern das Kühlmittel fließt und die über einen Kühlmittelanschluß 22 an eine Versorgungs- und Verteilerleitung angeschlossen sind.In der Darstellung ist der Kühlmittelanschluß 22 aus Gründen der Übersichtlichkeit für die meisten Rohrleiter nicht gezeigt, obwohl alle einzelnen Rohrleiter von dem Kühlmittel durchflossen sind. Die niehtdargestellte Versorgungs- und Verteilerleitung ist mit den Kühlmittelan Schlüssen 22 über Nippel 24 verbunden. Im Innern des Stators 14 ist ein Rotor 26 befestigt, dessen Feldwicklung in herkömmlicher Weise aufgebaut ist.

Die Statorwicklung 18 der beispielsweise dargestellten dynamoelektrische!. Maschine umfaßt eine entsprechende Anzahl von Halbwicklungen, wobei typischerweise jeweils zwei dieser Halbwicklungen in einer Nut 16 angeordnet und am Ende derart miteinander verbunden sind, daß der Wicklungsaufbau der dynamoelektrischen Maschine entsteht. Bei dem dargestellten Generator umfaßt die Statorwicklung 18 drei Gruppen von Phasenwicklungen, die in üblicher Weise einen Dreiphasenstrom liefern. Jede Phaser.gruppe umfaßt beispielsweise zwei Phasenzonen, welche über parallele Phasenringe 28, 30, 32 miteinander verbunden sind. Alle Statorhalbwicklungen, mit Ausnahme derjenigen über welche die sechs Phasenzonen angeschlossen sind, stehen in Serienschaltung an den Stirnseiten miteinander in Verbindung, wobei herkömmliche Verbindungselemente Verwendung finden, um untere und obere Halbspulen in der üblichen Weise miteinander zu verbinden. Die Hauptanschlußleitungen 34', 36', 38', 40', 42'und 44' sind zu parallelen Phasenringen 34, 36, 38, 40, 42 und 44 auf der einen Seite zusammengeschaltet und stehen auf eier anderen Seite mit äußeren Anschlußbuchsen bzw. Durchführungselementen 46, 48, 50, 52, 54 und 56 in Verbindung. Die individuellen Phasenverbin dungs stücke 58 verlaufen in radialer Richtung von den Phasenringen weg in Richtung auf die Anschlußstücke der sechs Phasenzonen. Mit

Hilfe

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Hilfe dieser Piiasem erbindungsstucke 58 ."erde . ,ie\v;-.ls die Kühimittelanschlüsse 22 mit den Kopfstücken 00 der parallelen Phasenringleitungen verbunden.

In Fig. 2 ist eine Teilansicht einer Phasenringleitung gemäß Fig. 1 mit den Verbindungs- und Anschlußstücken dargestellt. Die übrigen Phasenringleitungen und ihre Anschlüsse sind ais Gründen der Übersichtlichkeit nicht di rgestellt. Jedoch sind entsprechend die Kopfstücke 60 paralleler Phasenringleitungen mit den entsprechenden Kühlmittelanschlüssen 22 am Ende der Statorwi :kluncen 18 elektrisch verbunden. I.'in Kühlmittelverteiier 62 ist über eine Küiümitteileitung 64 mit einem Nippel 24 am Kühlm ttelanschluß 22 verbunden. Die Kopfstücke 60 der Phasenringleitungen werden über einen Nippel 6G mit dem Kühlmittel versorgt, welcher entweder mit der.i KühliTiitteiverteiler G2 oder einer anderen Quelle für ein Kühlmittel verbunden sein kann.

In den Fig. 3A und 313 sind Ansichten des Kühin ittelanschlusses 2Ί , des Kopfstückes 60 der Phasenringleitung, und uines Phasenverbüibundsstückes 58 dargestellt. Der Kühlmittelans·.'hluß 22 ist einerseits mil. einem elektrischen Anschlußteil 68 für die "Phasen leitung und anderseits mit einem Anschluß an die Kühlkammer 70 versahen. Das über den Nippel 24 zugefüi-rte Kühlmittel fließt durch eine H oh rung 72 im Anschlußteil 68 in die Kühlkammer. In entsprechender Weise ist auch das Kopfstück 6<J der Phasenringleitung 34 mit einem Anschlußteil 74 und einem Kü! Im itt elan Schluß 76 verseilen. Das über einen Nippel 66 hinzugeführte Kühlmittel fließt durch eine Bohrung 78 iru Kühlmittelanschluß 76 und tritt in den innengektiilten parallelen Phasenring 34 ein. Das Phasenverbindungsstück 58 umi'aßt einen ersten mit dem Anschlußteil 68 des Kühlmittelanschlusses 22 elektrisch verbundenen

Verbindungsteil

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Verbindungsteil 80 sowie einen zweitea Verbindungsteil 82, der mit dem Anschlußteil 74 des Kopfstückes 60 elektrisch verbunden ist. Der Kü.ilmittelanschluß 22 ist mit dem Verbindungsteil 80 mit Hilfe einer Bolzenschraube 84 verbunden, die eine Mutter 86 ai Γ der Seite des Anschlußteils 68 trägt. Zwischen die Mutter 86 und den Arisehlußteu 68 sind Federscheiben 88 and eine Beilagscheibe 90 eingelegt. Der Bolzen ist durch Bohrungen 94 im Verbinduiigsteil 80 und Lang Löcher 92 im Anschlußteil 68 gesteckt. Der Verbindungsteil 80 hat itm einen Ende eine Senkbohrung 96, welche auf den zylindrischen Al.schni'i 98 des anderen Verbindungsteile 82 pnßl. im Verbindungsteii 82 sind Bohrungen 100 vorgesehen, welche auf Schütze 102 im Anst hlußteil 74 ausrichtbar sind. Durch diese Bohrungen 100 und Langlöcher 102 sind ebenfalls Bolzenschrauben 84 eingesetzt, welche mit Hilfe von Muttern 86 gehalten werden. Am anschlußseitigen Enue des Kopfstückes 60 für die Phasenleitung ist eine Sackbohrung 106 ausgebilcet, in welche ein entsprechender zjLüdrischer Ansatz 108 eingesetzt ist. Die Langlöcher 92 und 102 verlaufen jeweils senkrecht stehend zueinander und sind ausreichend breit, um eine geringe Verdrehung des Phasenverbindungsstückes 58 relativ zu den jeweiligen Anschlüssen zuzulassen. Die Sackbohrung 9G und der entsprechende eingepaßte zylindrische Teil sind relativ zueinander verdrehbar, wenn die beiden Verbindungsteile zusammengesetzt werden. Dev Längenabschnitt A des zweiten Verbindungsteile 82 gemäß Fig. 3A, 3B, 6A und 6B wird bei der Tviontage bestimmt, um die Anpassung des Phasenverbindungsstückes 58 an den tatsächlich vorhandenen Abstand zwischen der P nasenring leitung und der Stator wicklung zu ermöglichen. Die Längsachse der Srckbohrung 96 verläuft senkrecht zu den Längsachsen der Langlöcher 92 und 102.

Nach der Montage werden die beiden Verbindungsteile 80 und 82 vorzugsweise ii. der durch die Montage sie ι ergebenden Lage hartver-

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löU;t, aiii υ inen optin alen elektrischen Kontakt i.titi ei::e ausreichende mechanische Festigkeit sicherzustellen. Die beiden Verbindungsteile 80 und 82 haben ebene Montageflächen, mit welchen sie auf den ebenen Gegenflächen der An^chlußteile 68 bzw. 74 anliegen. Auch diese ebenen Montageflächen werden vorzugsweise miteinander verlötet, um einen guten elektrischen K .intakt sicherzustellen. In dem Verbindungsteil kann eine Bohrung 1 i 0 vorgesehen sein, um deren Gewicht zu reduzieren. Das Vorhand en s ein sowie die Größe und der Ort dieser Bohrung bestimmt sich primär aiis der natürlichen Frequenz und der mechani-

sehen Beanspruchung dieses Teils.

Die Möglichkeit, die beiden Teile des Phasenverbindungsstückes in unterschiedlichen Drehpositionen und Länpenzuordnungen miteinander zu verbinden, sichert einen optimalen elektrischen Kontakt und optimale mechanische Anpassung der Statorwicklung an die Phasenringleitung bzw. die Kühlmittelanschlüsse 22 und 60. Da drei Freiheitsgrade sowohl bezüglich der Translation als auch der notation vorhanden sind, können praktisch alle möglichen F'-lüausrichtungen zwischen den Kühlmittelanschiüssen 22 und 60 ausgeglichen werden. Ferner ist das Phasenverbindui gsstück 58 so kurz und steif wie'möglich ausgeführt, um relativ hoie natürliche Schwing!'requcu/en .sicherzustellen. Di rch die Verwendung kurzer Phasenverb indunj s.sl in ke kanu auf «-ine zusätzliche Kühlung ^!m Innern verzichtet werden, insbesondere da die Verbindungsteile des Phasenverbindungsstüc kes in guter thermischer Kontaktverbindung rr it den Kühlmittelanschlüssen 22 und 60 stehen.

Somit wird durch dir Erfindung ein Phasenverbindungsstück geschaffen, das nicht nur eine s< hr hohe natürliche Resonanzfrequenz hat, sondern auch keinerlei Zusatzkühlung im Innern benötigt, wobei dieses Stück in der Lage ist groß j Fehlausrichtungen zwischen der Statorwicklung und der damit zu verbindenden Phasenringleitur g auszugleichen.

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Claims

Patentansprüche

1.

Vorrichtung für dynamoelektrische Maschinen zum Verbinden innengekühlter Rohrleiter der Statorwicklung mit Phasenringleitern, die zumindest am einen stirnseitigen Ende des Stators angeordnet sind, wobei die Phasenringleiter ebenfalls durch ein Kühlmittel innengekühlt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Kühlmittelanschlüssen (22) mit den jeweiligen Enden der Rohrleiter (18) verbunden sind, um das Kühlmittel von einem Kühlmittelverteiler (62) aus jeweils über eine Kühlmittelleitung (64) ilen Rohrleitern zuzuführen,

daß jeder Kühlmittelanschluß (22) einen Anschlußteil (68) mit zumindest einer Bohrung (Langloch 92) umfaßt,

daß eine Vielzahl von Kopfstücken (60) mit einem Kühimittelanschluß (66) an die Phasenringleitungen angeschlossen ist, um Kühlmittel verzweigt durch die Phasenringleitungen (34, 36, 38, 40, 42 und 44) zu führen, daß jedes Kopfstück (60) einen Anschlußteil (74) mit zumindest einer Bohrung (Langloch 102) umfaßt, die senkrecht zur Bohrung (92) im Anschlußteil (68) verläuft,

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daß die Kühlmittelanschlüsse (22) mit den Kopfstücken (60) über Phasenverbindungsstücke (58) miteinander verbunden sind, wobei die Phasenverbinduiigsstücke (58) jeweils aus einem ersten Verbindungsteil (80) und einem zweiten Verbindungsteil (82) bestehen, daß der erste Verbindungsteil (80) großflächig an dem Anschlußteil (G8) anliegt und mit diesem verschraubt ist, daß der zweite Verbindungsteil (82) großflächig an dem Anschlußteil (74) anliegt und mit diesem verschraubt ist, und daß das eine Ende des ersten Verbindungsteils (80) mit einem Sackloch (96) versehen ist, in welches ein entsprechender Zapfen am Ende des zweiten Verbindungsteils drehbar einsetzbar und in beliebiger Drehstellung fixierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstück (60) am einen Ende mit einem Sackloch (106) versehen ist, dessen Längsachse im wesentlichen parallel zur Längsachse des Sacklochs (96) im ersten Verbindungsteil (80) verläuft, und daß in das Sackloch des Kopfstückes (60) ein zylindrisches Gegenstück der Phasenrin;(leitung einsetzbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verbindungsteil (80) an dem Anschlußteil (68) und der zweite Verbindurigsteil (82) an dem Anschlußteil (74) jeweils mit einer ebenen Fläche anliegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsteile (80; 82) mit den Anschlußteilen (68; 74) in den Anlageflächen verlötet sind.

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5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis A, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelanschlüsse (22) an den Enden der Rohrleiter (18) und die Kopfstücke (60) mit den Enden der Phasenringleitungen jeweils hart verlötet sind.

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