ITMI20101904A1 - Struttura e metodo di bloccaggio di testate di avvolgimenti statorici di macchine elettriche, in particolare di generatori elettrici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“STRUTTURA E METODO DI BLOCCAGGIO DI TESTATE DI AVVOLGIMENTI STATORICI DI MACCHINE ELETTRICHE, IN PARTICOLARE DI GENERATORI ELETTRICIâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad una struttura di bloccaggio di testate di avvolgimenti statorici di macchine elettriche, in particolare di generatori elettrici, e ad un metodo per bloccare testate di avvolgimenti statorici di macchine elettriche, in particolare di generatori elettrici.

Come noto, le testate degli avvolgimenti di uno statore di generatore elettrico (o di altra macchina elettrica) sono le porzioni terminali delle barre statoriche che si protendono dal nucleo statorico.

Tali testate devono essere opportunamente supportate e bloccate, nonché elettricamente isolate, e sono noti vari sistemi per realizzare l’ancoraggio meccanico isolante delle testate.

In particolare, Ã ̈ noto realizzare delle legature attorno alle testate, le legature essendo formate da corde o nastri realizzati per con fibre di vetro inglobate in resine polimeriche, specificamente resine epossidiche, poliesteri o loro miscele.

I sistemi di legatura noti non sono del tutto soddisfacenti, soprattutto a causa delle resine polimeriche a cui ricorrono. Le resine usate sono infatti resine (tipicamente epossidiche e/o poliesteri) che a temperatura ambiente necessitano di essere additivate con solventi al fine di ridurre la viscosità: una viscosità troppo elevata renderebbe infatti impossibile o comunque molto difficile impregnare completamente le fibre di vetro. L’utilizzo di solventi pone però problemi di sicurezza degli operatori e di rispetto ambientale, oltre ad allungare i tempi di polimerizzazione.

Inoltre, nei metodi noti l’avvenuta completa polimerizzazione delle resine viene controllata empiricamente, verificandone la non appiccicosità o misurando il tempo dopo l’applicazione. Poiché però l’umidità dell’aria dell’ambiente in cui avviene la polimerizzazione della resina può variare molto, e poiché questa variazione può influire significativamente sulla velocità di polimerizzazione, non si à ̈ sicuri della completa polimerizzazione; avere una corretta evidenza del fatto che la polimerizzazione à ̈ completa à ̈ molto importante, perché nel corso delle prove di tensione che sono sempre condotte sull’avvolgimento statorico intero al termine delle operazioni di legatura delle testate, la presenza di resina non polimerizzata può provocare delle scariche elettriche superficiali sulle legature stesse e sulle testate degli avvolgimenti, con danni notevoli che possono anche richiedere lo smontaggio e la riparazione dell’avvolgimento.

È uno scopo della presente invenzione quello di fornire una struttura e un metodo di bloccaggio di testate di avvolgimenti statorici di macchine elettriche, in particolare di generatori elettrici, che sia privo degli inconvenienti qui evidenziati della tecnica nota.

In particolare, à ̈ uno scopo dell’invenzione quello di fornire una struttura ed un metodo alternativi per realizzare l’ancoraggio meccanico isolante delle testate degli avvolgimenti statorici tramite legature impregnate di resina e in modo semplice, rapido ed efficace.

Specificamente, à ̈ uno scopo dell’invenzione quello di realizzare le legature senza ricorrere a composizioni polimeriche comprendenti solventi, in modo tale da accorciare i tempi di polimerizzazione e ridurre rischi di sicurezza e problemi ambientali.

È un ulteriore scopo dell’invenzione quello di consentire di accertare in maniera semplice e precisa la completa polimerizzazione della resina, in modo tale che le prove elettriche seguenti la realizzazione delle legature siano sempre condotte in sicurezza minimizzando i rischi di scariche elettriche danneggianti.

In accordo con tali scopi, la presente invenzione à ̈ relativa ad una struttura e un metodo di bloccaggio di testate di avvolgimenti statorici di macchine elettriche, in particolare di generatori elettrici, come definiti in termini essenziali nelle annesse rivendicazioni 1 e, rispettivamente, 9, nonché, per i caratteri addizionali preferiti, nelle rivendicazioni dipendenti.

La struttura di bloccaggio in accordo all’invenzione à ̈ realizzata con una sistema polimerico (comprendente una o più resine base) avente le seguenti caratteristiche:

– ha bassa viscosità a temperatura ambiente e permette l’impregnazione degli elementi di legatura in fibra di vetro senza l’utilizzo di solventi; evitando l’uso di solventi, si accorciano i tempi di polimerizzazione e si riducono rischi di sicurezza e problemi ambientali;

– polimerizza a temperatura ambiente con una velocità di polimerizzazione adeguatamente lenta per consentire le operazioni di impregnazione e legatura;

– permette di accertare in modo semplice ed accurato la completa polimerizzazione, mediante il cambiamento di colore della resina stessa; le prove elettriche seguenti saranno sempre condotte in sicurezza minimizzando i rischi di scariche elettriche danneggianti.

Ne derivano quindi gli ulteriori seguenti vantaggi rispetto alla tecnica nota:

– non à ̈ necessario utilizzare solventi per portare la viscosità della resina a valori ottimali per l’impregnazione delle legature in fibra di vetro;

– non à ̈ necessario sorvegliare il livello di umidità dell’aria;

– non à ̈ necessario effettuare controlli sull’appiccicosità delle legature impregnate;

– gli operatori non devono necessariamente indossare respiratori con filtri durante la manipolazione delle resine.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alla figura annessa che à ̈ una vista schematica parziale di una regione terminale di una macchina elettrica provvista di una struttura di bloccaggio delle testate degli avvolgimenti statorici realizzata in accordo al trovato.

Nella figura annessa à ̈ schematicamente e parzialmente illustrata una regione terminale di una macchina 1 elettrica, in particolare un generatore elettrico, avente uno statore 2 e un rotore 3 alloggiato dentro lo statore.

Lo statore 2 comprende un nucleo 4 statorico da cui si protendono barre 5 statoriche provviste di avvolgimenti 6 e di rispettive testate 7 degli avvolgimenti.

Il nucleo 4 statorico presenta una flangia 8 circonferenziale collegata ad un supporto 9.

Le testate 7 degli avvolgimenti sono legate tra loro e/o ancorate meccanicamente al supporto 9 tramite una struttura 10 di bloccaggio isolata che comprende una pluralità di legature 11 formate da elementi 12 di legatura, in particolare realizzati in fibra di vetro, impregnati con un sistema polimerico.

Gli elementi 12 di legatura sono per esempio corde, nastri, bande, eccetera, in fibra di vetro, avvolti attorno alle testate 7 degli avvolgimenti e/o impegnanti fori e/o agganci 13 sul supporto 9.

Il sistema polimerico comprende una resina bicomponente, formata da almeno una resina base polimerica e da almeno un agente indurente/polimerizzante, e almeno un additivo cromatico sensibile alla polimerizzazione; preferibilmente, il sistema polimerico à ̈ costituito essenzialmente dai componenti indicati; in particolare, il sistema polimerico non include solventi della resina base né solventi in genere.

Qui e nel seguito, il termine “resina base†indica una resina o una miscela di resine.

In accordo al trovato, la resina base à ̈ vantaggiosamente una resina epossidica modificata esente da solventi, che polimerizza in presenza dell’agente indurente/polimerizzante, il quale à ̈ preferibilmente un agente indurente amminico.

Per esempio, la resina base à ̈ una resina glicidilepossidica e più precisamente glicidil-etere epossidica, per esempio tipo DGEBA (di-glicidil-etere di bisfenolo A).

L’agente indurente à ̈ un agente a base di ammine alifatiche.

In generale, la resina bi-componente (vale a dire la resina base e l’agente indurente) à ̈ una resina a bassa viscosità (anche a temperatura ambiente) ed à ̈ priva di solventi, e cambia colore a seguito della polimerizzazione grazie alla presenza dell’additivo cromatico.

In particolare, il sistema polimerico ha una viscosità inferiore a circa 400 cP a temperatura ambiente.

Inoltre, la resina bi-componente polimerizza a temperatura ambiente con velocità controllata e relativamente lenta, in modo tale da consentire l’impregnazione degli elementi di legatura.

In particolare, il sistema polimerico (formato da resina base, agente indurente/polimerizzante e additivo cromatico) ha un tempo utile per l’impiego (“pot-life†) a temperatura ambiente di circa 6 ore (viscosità massima 3000 cP) e raggiunge la completa polimerizzazione, sempre a temperatura ambiente, in circa 48 ore.

Il sistema polimerico e specificamente la resina base cambiano colore per effetto dell’additivo cromatico, che à ̈ un additivo sensibile alla densità di polimerizzazione, preferibilmente a base prevalentemente inorganica.

In particolare, l’additivo cromatico à ̈ in grado di cambiare colorazione alla resina quando la polimerizzazione della resina à ̈ pressoché completa.

Esempi di formulazioni del sistema polimerico sono i seguenti:

- resina base: 100 parti in peso

- agente indurente: 5÷10 parti in peso

- additivo cromatico: 0,03÷0,05 parti in peso

La struttura 10 e precisamente le singole legature 11 sono realizzate, in attuazione del metodo in accordo all’invenzione, nel modo seguente.

Si predispongono un primo contenitore contenente la resina base ed un secondo contenitore contenente l’agente indurente/polimerizzante e l’additivo cromatico nella dovuta proporzione ponderale.

All’atto dell’impregnazione degli elementi 12 di legatura (per esempio, corde) in fibra di vetro, queste vengono preparate della lunghezza necessaria.

A lato degli elementi 12 di legatura si miscelano insieme e si mescolano, per esempio in un terzo contenitore con agitatore, il contenuto del primo e del secondo contenitore, per formare il sistema polimerico completo.

Si impregnano quindi gli elementi 12 di legatura con il sistema polimerico, per esempio mediante immersione nel terzo contenitore.

Gli elementi 12 di legatura impregnati sono quindi usati per legare opportunamente le testate 7 degli avvolgimenti a formare le legature 11 e la struttura 10 nel suo complesso.

In alternativa, gli elementi 12 di legatura non impregnati sono prima usati per legare le testate 7 degli avvolgimenti, e successivamente gli elementi 12 installati sono impregnati con il sistema polimerico, per esempio mediante iniezione del sistema polimerico con l’ausilio di appositi strumenti (ad esempio siringhe), in più punti delle legature 11.

La colorazione della resina aiuta a verificare la corretta impregnazione di tutte le legature 11.

Infatti, all’atto dell’impregnazione la resina ha una certa colorazione; successivamente alla completa polimerizzazione, la resina e il sistema polimerico nel suo complesso assumono una diversa colorazione, che indica visivamente agli operatori l’avvenuta completa polimerizzazione.

Dopo che si à ̈ osservato il cambiamento di colore, gli operatori possono effettuare le consuete prove di tensione.

Resta infine inteso che alla struttura e al metodo di bloccaggio qui descritti ed illustrati possono essere apportate ulteriori modifiche e varianti che non escono dall’ambito delle annesse rivendicazioni.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Struttura (10) di bloccaggio di testate di avvolgimenti statorici di macchine elettriche, in particolare di generatori elettrici, comprendente almeno un elemento (12) di legatura, che à ̈ avvolto attorno e lega almeno una testata (7) degli avvolgimenti e ha almeno alcune porzioni impregnate con un sistema polimerico; la struttura essendo caratterizzata dal fatto che il sistema polimerico comprende una resina bi-componente, formata da almeno una resina base epossidica e da almeno un agente indurente/polimerizzante agente sulla resina base, ed à ̈ privo di solventi.
2. 2. Struttura secondo la rivendicazione 1, in cui il sistema polimerico comprende un additivo cromatico sensibile alla densità di polimerizzazione della resina base.
3. 3. Struttura secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il sistema polimerico à ̈ un sistema privo di solventi e ha una viscosità a temperatura ambiente inferiore a circa 400 cP.
4. 4. Struttura secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’agente indurente à ̈ un agente indurente amminico.
5. 5. Struttura secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui gli elementi (12) di legatura sono realizzati in fibra di vetro.
6. 6. Struttura secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la resina bi-componente polimerizza a temperatura ambiente con velocità controllata.
7. 7. Struttura secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il sistema polimerico ha un tempo utile di impiego (“pot-life†) a temperatura ambiente di circa 6 ore e raggiunge la completa polimerizzazione a temperatura ambiente in circa 48 ore.
8. 8. Struttura secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la resina base à ̈ una resina glicidilepossidica e più precisamente glicidil-etere epossidica, in particolare una resina DGEBA (di-glicidil-etere di bisfenolo A).
9. 9. Metodo di bloccaggio di testate di avvolgimenti statorici di macchine elettriche, in particolare di generatori elettrici, comprendente le fasi di: legare almeno una testata (7) degli avvolgimenti con un elemento (12) di legatura; impregnare, prima o dopo la fase di legatura, almeno alcune porzioni dell’elemento (12) di legatura con un sistema polimerico; il metodo essendo caratterizzato dal fatto che il sistema polimerico comprende una resina bi-componente, formata da almeno una resina base epossidica e da almeno un agente indurente/polimerizzante agente sulla resina base, ed à ̈ privo di solventi.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui il sistema polimerico comprende un additivo cromatico sensibile alla densità di polimerizzazione della resina base, e il metodo comprende una fase di rilevare una variazione di colore del sistema polimerico.
11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui il sistema polimerico à ̈ un sistema privo di solventi e ha una viscosità a temperatura ambiente inferiore a circa 400 cP.
12. 12. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 9 a 11, in cui l’agente indurente à ̈ un agente indurente amminico.
13. 13. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 9 a 12, in cui gli elementi (12) di legatura sono realizzati in fibra di vetro.
14. 14. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 9 a 13, in cui la resina bi-componente polimerizza a temperatura ambiente con velocità controllata.
15. 15. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 9 a 14, in cui il sistema polimerico ha un tempo utile di impiego (“pot-life†) a temperatura ambiente di circa 6 ore e raggiunge la completa polimerizzazione a temperatura ambiente in circa 48 ore.
16. 16. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 9 a 15, in cui la resina base à ̈ una resina glicidil-epossidica e più precisamente glicidil-etere epossidica, in particolare una resina DGEBA (di-glicidil-etere di bisfenolo A).