DE3636008A1 - Electrical machine having a stator winding which is produced using the total impregnation technique - Google Patents
Electrical machine having a stator winding which is produced using the total impregnation techniqueInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine mit einer in Ganztränktechnik hergestellten Statorwick lung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electrical machine with a stator wick manufactured using all-impregnation technology lung according to the preamble of claim 1.
Wicklungen und Verfahren zu deren Herstellung dieser Art sind z. B. aus dem von H. Sequenz herausgegebenen Buch "Herstellung der Wicklungen elektrischer Maschinen" Springer Verlag Wien-New-York 1973, S. 153, aus der Pub likation "Micadur-Compact Kunstharz-Isolierung für mittle re Hochspannungsmaschinen" der BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz) - No. 3889, oder auch der DE-PS 25 38 702 bekannt.Windings and processes for their manufacture Kind are z. B. edited by H. Sequence Book "Production of windings of electrical machines" Springer Verlag Vienna-New-York 1973, p. 153, from the pub likation "Micadur-Compact synthetic resin insulation for medium re high-voltage machines "from BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Switzerland) - No. 3889, or also known from DE-PS 25 38 702.
Beim Bekannten werden die aus mehreren isolierten Drähten (Windungen) aufgebauten Spulen oder die Stäbe auf die richtige Form gebracht, in ihrem Nutteil verklebt und mit einem kombinierten Glasseide-Feinglimmer-Band, der Hauptisolierung, fortlaufend auf der ganzen Länge mehr fach umwickelt. Dank der Verwendung des gleichen Bandes für die ganze Spulenlänge entsteht eine gleichmässige Spulenisolierung. Die fertigen Spulen werden unimprägniert (trocken), wenn nötig mit einem Glimmschutzbelag versehen, in das Eisenpaket eingelegt, zusammengeschaltet und die Nuten mit Keilen verschlossen.In acquaintances, they are made up of several insulated wires (Turns) constructed coils or the rods on the brought correct shape, glued in their groove part and with a combined fiberglass-fine mica tape that Main insulation, continuously along the entire length fold wrapped. Thanks to the use of the same tape a uniform one is created for the entire coil length Coil insulation. The finished bobbins are impregnated (dry), if necessary provided with a smoldering coating, inserted in the iron package, interconnected and the Grooves closed with wedges.
Die Wickelkopfabstützung ist mit endlosen, saugfähigen Glasfaserbandagen bzw. -dochten ausgeführt. Durch Trocknen wird der Wicklung die letzte Feuchtigkeit entzogen und dann das ganze Magnetblechpaket mit Wicklung in ein Im prägniergefäss eingesetzt und nach einem Vakuumprozess mit einem Epoxidharz imprägniert. Eine abschliessende Druckbehandlung unterstützt das Eindringen des Harzes in alle Isolierungsteile und Abstützelemente. Dann schliesst sich eine Aushärteperiode bei erhöhter Temperatur an.The winding head support is with endless, absorbent Glass fiber bandages or wicks performed. By drying the last moisture is removed from the winding and then the whole magnetic sheet package with winding in one Im impregnation vessel and after a vacuum process impregnated with an epoxy resin. A final one Pressure treatment supports the penetration of the resin all insulation parts and support elements. Then closes a curing period at elevated temperature.
Die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten Wicklungen zeichnen sich insbesondere durch folgende Eigenschaften aus:Those made by the process described above Windings are particularly characterized by the following Properties from:
Hohe mechanische Festigkeit, gleichmässige Spannungs festigkeit und gute dielektrische Eigenschaften, hohe thermische Belastbarkeit, Unempfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit, Oel, sonstigen Verunreinigungen, Einwir kung radioaktiver Strahlung und hohe Betriebssicherheit.High mechanical strength, even tension strength and good dielectric properties, high thermal resilience, insensitivity to Moisture, oil, other impurities, ent radioactive radiation and high operational safety.
Bei Anwendung dieser Technologie auf Maschinen mit grösse rer Leistung konnten nun einige Nachteile festgestellt werden, die zu Wicklungsfehlern im Betrieb führen können, wenn keine entsprechenden Vorkehrungen getroffen werden.When using this technology on large size machines Some of the disadvantages have now been identified that can lead to winding errors in operation, if no appropriate precautions are taken.
Mit zunehmender Maschinenleistung bzw. Nennspannung ver längern sich die Magnetblechkörper- sowie Kupferleiter längen. Bei Erwärmung/Abkühlung der Maschine entstehen grosse Dehnungsdifferenzen, die nicht mehr sicher von den Verklebungsstellen Magnetblechpaket/Isolierung resp. Isolierung/Kupferleiter aufgenommen werden können. Die Folgen sind lokale Abrisse und Lockerungen.With increasing machine power or nominal voltage ver the magnetic sheet body and copper conductors elongate length. When the machine heats up / cools down large elongation differences that are no longer certain of the bonding points magnetic sheet package / insulation resp. Insulation / copper conductors can be added. The The consequences are local demolitions and loosening.
Mit steigenden Maschinenleistungen erhöhen sich zudem die anregenden, hauptsächlich in radialer Richtung wir kenden Stromkräfte in den Leitern in den Blechpaket-Nuten, so dass diese nach anfänglicher Lockerung mit doppelter Netzfrequenz vibrieren können. Die Folge ist eine mecha nische Zerstörung der Hauptisolierung, die schlussendlich zum Ausfall der Maschine führen kann.With increasing machine performance also increase the most stimulating, mainly in the radial direction current forces in the conductors in the laminated core grooves, so that after initial loosening with double Power frequency can vibrate. The result is a mecha niche destruction of the main insulation, which ultimately can lead to machine failure.
Der geeigneten Ausbildung der Nutfüllung kommt daher bei zunehmender Maschinenleistung grösste Bedeutung zu.The appropriate design of the groove filling therefore comes of greatest importance with increasing machine performance.
Eine mögliche Lösung des Problems ist Gegenstand der DE-OS 22 01 346, welche eine elektrische Maschine be trifft, bei der die in Nuten des Blechpaketes angeordne ten isolierten Wicklungsstäbe durch eine insbesondere leitfahige Teilchen enthaltende Beilage aus harzgetränk ten Faserstoffen zwischen den Seitenwänden der Nut und den Wicklungsstäben, in ihrer Lage festgelegt sind. Eine axiale Bewegung der Beilage infolge Temperaturwechsel der Maschine wird dadurch vermieden, dass die den iso lierten Wicklungsstäben zugewandten Oberfläche der Beilage einen kleineren Reibungskoeffizienten aufweist als die der Seitenwand der Nut zugewandte Oberfläche.A possible solution to the problem is the subject of DE-OS 22 01 346, which be an electrical machine where the arranged in the grooves of the laminated core insulated winding bars by a particular Supplement made of resin drink containing conductive particles ten fibers between the side walls of the groove and the winding bars are fixed in their position. A axial movement of the insert due to temperature changes the machine is avoided in that the iso The surface of the insert facing the winding bars has a smaller coefficient of friction than that surface facing the side wall of the groove.
Die Reibung der Beilage an der Oberfläche der isolierten Wicklungsstabe ist also wesentlich geringer als die ge genüber der an sich bereits durch die Toleranzen der einzelnen Bleche wesentlich rauheren Seitenwand der Nut. Man vermeidet somit ein Anhaften der Beilage an der Ober fläche der isolierten Wicklungsstäbe, insbesondere wenn diese während der Perioden der grössten Erwärmung erhitzt sind und gegen die Beilage drücken, was zu einer Mit nahme der Beilage während der Längenänderung der Wick lungsstäbe und schliesslich zu einem Austreiben der Bei lage aus der Nut geführt hatte. Die Beilage behält somit in der Nut auch während der zahlreichen Wärmewechsel ihre axiale Lage unverändert bei, während sich die Wick lungsstäbe axial frei bewegen. Dadurch wird auch eine Beschädigung der Isolierung der Wicklungsstäbe vermieden.The friction of the insert on the surface of the isolated Winding rod is therefore much smaller than that compared to that already per se due to the tolerances of the individual sheets much rougher side wall of the groove. This prevents the insert from sticking to the upper surface of the insulated winding bars, especially if these are heated during periods of greatest warming are and press against the insert, resulting in a Mit the insert during the length change of the wick staff and finally to drive out the Be out of the groove. The supplement therefore retains in the groove even during the numerous heat changes their axial position unchanged while the Wick Move the guide rods axially freely. This also makes one Damage to the insulation of the winding bars avoided.
Dieser Aufbau eignet sich jedoch nicht für ganzgetränkte Wicklungen, weil beim Imprägnierprozess die gesamte Nut füllung aus Wicklung und Beilage in der Nut verklebt.However, this structure is not suitable for completely soaked Windings, because in the impregnation process the entire groove filling of winding and insert glued in the groove.
Ausgehend vom geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Statorwicklung zu schaffen, die eine axiale Ausdehnung der Wicklungsstäbe ermöglicht, ohne dass Delaminierungen innerhalb der Iso lierung oder zwischen Isolierung und Leiterbündel auf treten und bei der alle zur mechanischen Abstützung be nötigten Teile fest verklebt bleiben.Based on the described state of the art Invention the task based on a stator winding create an axial expansion of the winding bars enables without delamination within the Iso insulation or between insulation and conductor bundle kick and be all for mechanical support necessary parts remain firmly glued.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in den Patent ansprüchen gekennzeichnete Erfindung.This problem is solved by the in the patent Claims characterized invention.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Wicklung sind die Wicklungsstäbe in radialer Richtung sicher gehalten, andererseits können sich die Wicklungsstäbe in axialer Richtung in der Nut frei ausdehnen.Due to the inventive design of the winding the winding bars are held securely in the radial direction, on the other hand, the winding bars can be axial Extend the direction freely in the groove.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on a in the drawing voltage illustrated embodiment explained in more detail.
In der Zeichnung zeigt In the drawing shows
Fig. 1 einen Querschnitt durch die in der Nut eines Statorblechkörpers liegenden Statorwicklungs stäbe einer elektrischen Maschine, Fig. 1 shows a cross section through the stator laminated core lying in the groove of a stator winding bars of an electrical machine,
Fig. 2 einen Längsschnitt der Nutfüllung gemäss Fig. 1 längs deren Linie AA in der Höhe der Zwischen lage, Fig. 2 is a longitudinal section of the slot fill of FIG. 1 along the line AA in the height of the intermediate layer,
Fig. 3 eine Abwandlung von Fig. 1 mit einer als Mittel keil ausgebildeten Zwischenlage. Fig. 3 shows a modification of Fig. 1 with an intermediate wedge designed as a middle.
In Fig. 1 ist in Nuten im Statorblechkörper 1 eines gas gekühlten Turbogenerators ein Unterstab 2 und ein Ober stab 3 angeordnet, welche durch eine Zwischenlage 4 aus glasfaserverstarktem Kunstharz getrennt sind. Die Nut ist durch einen Nutkeil 5 aus glasfaserverstärktem Kunst stoff verschlossen. Zwischen dem Nutkeil 5 und dem Ober stab 3 ist eine Keilunterlage 6 aus ebenfalls glasfaser verstärktem Material angeordnet.In Fig. 1, a lower rod 2 and an upper rod 3 are arranged in grooves in the stator sheet metal body 1 of a gas-cooled turbogenerator, which are separated by an intermediate layer 4 made of glass fiber reinforced synthetic resin. The groove is closed by a groove wedge 5 made of glass fiber reinforced plastic. Between the groove wedge 5 and the upper rod 3 , a wedge base 6 is also made of glass fiber reinforced material.
Unter- und Oberstab 2, 3 sind im Prinzip in klassischer Weise aufgebaut. Jeder Stab besteht aus einer Vielzahl von gegeneinander isolierten Teilleitern 7, die im Bei spielsfall nach dem Roebel-Prinzip verdrillt sind. Das Teilleiterbündel ist von einer für das Tränkharz durch lässigen Hauptisolierung 8 umgeben, dessen äussere Ober fläche allseits mit einem Aussen- bzw. Nutglimmschutz (nicht dargestellt) versehen ist.The bottom and top bar 2 , 3 are in principle constructed in a classic manner. Each rod consists of a plurality of mutually insulated partial conductors 7 , which are twisted in the case of the game according to the Roebel principle. The partial conductor bundle is surrounded by a for the impregnating resin by casual main insulation 8 , the outer upper surface is provided on all sides with an outer or groove glow protection (not shown).
Die derart aufgebauten Wicklungsstäbe 2, 3 sind erfin dungsgemäss im Eisenteil des Stators allseits von einem Gleitbelag 9 umgeben. Dieser Gleitbelag 9 kann bahnen förmig in Stablängsrichtung mit oder ohne Ueberlappung um den mit der Hauptisolierung 8 versehenen Stab herum geschlagen sein oder in Bandform mit oder ohne Ueber lappung um den Stab gewickelt sein. Der Gleitbelag 9 be steht aus Glasfasergewebe oder Glasvlies, das mit einem leitende Füllstoffe enthaltenden Silikonharz, z. B. Gra phit-Pulver oder dergl., getränkt ist, welches die elek trische Leitfähigkeit des Gleitbelages bestimmt, wobei der Oberflächenwiderstand in der Grössenordnung 1 ... 25 kΩ pro Flächeneinheit betragen soll.The thus-constructed winding bars 2, 3 are dung according OF INVENTION surrounded on all sides in the iron part of the stator by a sliding coating. 9 This sliding covering 9 can be web-shaped in the longitudinal direction of the bar with or without overlap around the rod provided with the main insulation 8 or be wrapped in tape form with or without overlap around the rod. The sliding surface 9 be made of glass fiber fabric or glass fleece, which contains a conductive filler containing silicone resin, for. B. Gra phit powder or the like. Soaked, which determines the electrical conductivity of the sliding coating, the surface resistance should be on the order of 1 ... 25 kΩ per unit area.
Der Gleitbelag 9 wird im trockenen Zustand also bei aus gehärtetem Silikonharz appliziert und das so vorbereitete Unterstabbündel 2 trocken in die Nut eingelegt.The sliding coating 9 is thus applied in the dry state with hardened silicone resin and the sub-rod bundle 2 thus prepared is inserted dry into the groove.
Danach wird die Zwischenlage 4 eingelegt, das in gleicher Weise aufgebaute Oberstabbündel 3 und die Keilunterlage 6 in die Nut eingelegt. Schliesslich wird die Nut durch den Nutkeil 5 verschlossen. Nachdem die Wicklung fertig verschaltet, im Wickelkopf distanziert und verschnürt ist, wird der Stator als Ganzes mit Tränkharz auf Epoxid oder Polyesterbasis imprägniert. Einzelheiten dieser Technologie sind in der einschlägigen Literatur, insbe sondere in der eingangs genannten Firmenschrift "MICADUR Compact ..." ausführlich beschrieben. Dabei dringt das Tränkharz von beiden Statorstirnseiten her in den Stab verband ein und füllt dabei alle Spalte und Hohlräume, auch die (mit 10 bezeichneten) Hohlräume an den Kröpfungs stellen der Teilleiter 7, aus. Bei der Aushärtung des Tränkharzes verkleben die Nutkeile 5 mit dem Statoreisen, gleichfalls die Zwischenlagen 4. Eine Verklebung des Gleitbelages 9 mit der Hauptisolierung 8 wird jedoch wegen der unterschiedlichen Tränkharzbasis (Silikonharz im Gleitbelag 9 einerseits - Epoxy- oder Polyesterharz im übrigen Isoliersystem) jedoch nicht statt. Auf diese Weise sind die Stäbe 2, 3 in radialer Richtung sicher gehalten, die fest mit den Nutseitenwänden verklebte Zwischenlage 4 übernimmt dabei einen Teil dieser Kräfte. Andererseits können sich die Stäbe in axialer Richtung in der Nut ausdehnen, ohne dass Delaminierungen inner halb der Isolierung oder zwischen Isolierung und Teil leiterbündel auftreten.Then the intermediate layer 4 is inserted, the top bar bundle 3 constructed in the same way and the wedge base 6 are inserted into the groove. Finally, the groove is closed by the groove wedge 5 . After the winding is completely connected, spaced in the winding head and tied, the stator as a whole is impregnated with impregnating resin based on epoxy or polyester. Details of this technology are described in detail in the relevant literature, in particular in the company publication "MICADUR Compact ..." mentioned at the beginning. The impregnating resin penetrates into the rod from both ends of the stator and fills all gaps and cavities, including the cavities (designated 10 ) at the offset points of the partial conductor 7 . When the impregnating resin hardens, the slot wedges 5 stick to the stator iron, likewise the intermediate layers 4 . However, the sliding covering 9 is not bonded to the main insulation 8 because of the different impregnating resin base (silicone resin in the sliding covering 9 on the one hand - epoxy or polyester resin in the rest of the insulation system). In this way, the rods 2 , 3 are held securely in the radial direction, the intermediate layer 4 firmly bonded to the groove side walls takes over some of these forces. On the other hand, the rods can expand in the axial direction in the groove without delaminations occurring within the insulation or between the insulation and part of the conductor bundle.
Durch eine spezielle Gestaltung der Zwischenlage 4 bzw. der an sie angrenzenden Nutpartie lässt sich die Abstütz funktion der Zwischenlage weiter verbessern.The support function of the intermediate layer can be further improved by a special design of the intermediate layer 4 or the groove portion adjacent to it.
Bei praktisch allen grösseren Maschinentypen ist der Statorblechkörper 1 in Axialrichtung in Teilblechpakete (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, Fig. 2) unterteilt, die voneinander distanziert sind. Diese Distanzen bilden radiale Kühl schlitze 11 zur Zu- und/oder Abfuhr des Kühlgases in und/oder aus dem Maschinenluftspalt und zur Kühlung der Statorwicklung. Bei derartigen Maschinentypen ist es vorteilhaft, die Zwischenlagen mit seitlichen, buckel oder leistenförmigen Vorsprüngen 12 zu versehen, welche in die Kühlschlitze 11 eingreifen. Die Zwischenlagen 4 können einstückig, also so lange wie der Statorblech körper 1 oder, wie in Fig. 2 durch die strichlierte Linie angedeutet auch in Längsrichtung unterteilt sein, wobei die Trennstelle vorzugsweise zwischen zwei benachbarten Kühlschlitzen 11 zu legen ist.In practically all larger machine types, the stator sheet metal body 1 is divided in the axial direction into partial laminated cores ( 1 a , 1 b , 1 c , 1 d , FIG. 2) which are spaced apart from one another. These distances form radial cooling slots 11 for supplying and / or removing the cooling gas in and / or out of the machine air gap and for cooling the stator winding. In such machine types, it is advantageous to provide the intermediate layers with lateral, hump or strip-shaped projections 12 which engage in the cooling slots 11 . The intermediate layers 4 can be in one piece, that is to say as long as the stator sheet metal body 1 or, as indicated in FIG. 2 by the dashed line, also in the longitudinal direction, the separation point preferably being placed between two adjacent cooling slots 11 .
Eine zwar gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 auf wendigere, aber noch effektivere radiale Abstützung des Unterstabes 2 lässt sich erzielen, wenn gemäss Fig. 3 die Zwischenlagen richtiggehend als Mittelkeil 4′ aus gebildet sind. Zu diesem Zweck sind in beiden Nutseiten wänden Nuten 13 mit Dreieck-Querschnitt eingebracht, in welche die Mittelkeile 4′ von den Statorstirnseiten her eingeschoben sind. Die Keilform kann dabei derjenigen des Nutkeils 5 entsprechen.A compared to the embodiment of FIG. 2 on more agile, but even more effective radial support of the lower rod 2 can be achieved if, according to FIG. 3, the intermediate layers are properly formed as a central wedge 4 '. For this purpose, walls 13 with a triangular cross section are introduced into both sides of the groove, into which the central wedges 4 'are inserted from the stator faces. The wedge shape can correspond to that of the slot wedge 5 .
Die Variante gemäss Fig. 3 lässt sich selbstverständlich sowohl bei Maschinen mit als auch ohne Kühlschlitze an wenden.The variant according to FIG. 3 can of course be used both on machines with and without cooling slots.
Die Form der Zwischenlage 4 bzw. des Mittelkeils 4′ kann den jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden, und zwar hinsichtlich Querschnitt und Anzahl der Vorsprünge 12, z. B. nur ein Vorsprung in jedem zweiten Kühlschlitz.The shape of the intermediate layer 4 or the central wedge 4 'can be adapted to the particular circumstances, in terms of cross section and number of projections 12 , z. B. only a projection in every second cooling slot.
Die erfindungsgemässe Ausführung der Statorwicklung be dingt zwar insbesondere bei grossen Eisenlängen längere Imprägnierungszeiten, um eine vollständige Imprägnierung des Stabverbandes im maschinenmittigen Bereich sicher zustellen, doch wird dies durch die höhere Lebensdauer der Isolierung weit mehr als wettgemacht. Darüber hinaus ermöglicht es die Erfindung erstmals, Statorwicklungen von Maschinen mit Eisenlängen bis zu 6 m überhaupt nach dem Ganztränkverfahren herzustellen.The design of the stator winding according to the invention requires longer impregnation times, particularly in the case of large lengths of iron, in order to ensure complete impregnation of the rod assembly in the machine-centered area, but this is more than compensated for by the longer life of the insulation. In addition, the invention makes it possible for the first time to manufacture stator windings of machines with iron lengths of up to 6 m using the full impregnation process.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
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CH527985 | 1985-12-11 |
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DE19863636008 Withdrawn DE3636008A1 (en) | 1985-12-11 | 1986-10-23 | Electrical machine having a stator winding which is produced using the total impregnation technique |
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Legal Events
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