WO1998000900A1 - Einrichtung mit einer in einem gehäuse angeordneten elektrischen wicklung, einer durchführung sowie einem verbindungsstück - Google Patents

Einrichtung mit einer in einem gehäuse angeordneten elektrischen wicklung, einer durchführung sowie einem verbindungsstück Download PDF

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WO1998000900A1
WO1998000900A1 PCT/DE1997/001335 DE9701335W WO9800900A1 WO 1998000900 A1 WO1998000900 A1 WO 1998000900A1 DE 9701335 W DE9701335 W DE 9701335W WO 9800900 A1 WO9800900 A1 WO 9800900A1
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winding
housing
connecting piece
connection
parts
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PCT/DE1997/001335
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Inventor
Horst Kappauf
Rudolf Von Musil
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G5/00—Installations of bus-bars
    • H02G5/002—Joints between bus-bars for compensating thermal expansion

Definitions

  • the invention relates to a device comprising an electrical winding arranged in a housing, an electrically conductive electrical leadthrough which leads out of the housing and is rigidly connected to the housing, and a connecting piece via which the winding is electrically connected to the leadthrough Winding is subjected to a stress by a mechanical vibration with a predetermined frequency relative to the housing.
  • the invention relates in particular to such a device in which the housing and the winding belong to an electrical synchronous machine, in particular a turbogenerator.
  • the winding mentioned usually has an essentially circular-cylindrical shape with an inner space in which a rotor is arranged so as to be rotatable about an axis.
  • This rotor generates a stationary magnetic field, which passes through the winding and is rotated by turning the rotor.
  • an alternating magnetic field is generated in the winding, and this alternating field induces an electrical voltage in the winding, which in turn causes an electrical current in an electrical consumer connected to the winding.
  • an electrical synchronous machine An example for Such a synchronous machine is a turbogenerator, which converts mechanical energy, which is supplied by a turbine, into electrical energy, which is fed into a public power supply network.
  • the rotational frequency of the turbogenerator corresponds to the nominal frequency of the power supply network or a fraction of this nominal frequency; this depends on how many pairs of magnetic poles the rotor carries.
  • Turbogenerators with two or four magnetic poles on the rotor are common.
  • the alternating magnetic field to which the winding is exposed leads to a mechanical load on the winding, because if electrical current flows through induction in the winding, this in turn generates a magnetic field which interacts with the alternating magnetic field generated by the rotor. This results in oscillating mechanical forces that cause mechanical vibrations in the winding. These forces are increased if, as is customary, the winding is embedded in a ferromagnetic yoke.
  • the alternating magnetic field then leads to mechanical stress on the entire yoke, which may result in increased operational stress on the winding.
  • This mechanical stress is usually characterized by a predetermined frequency, which corresponds to twice the rotational frequency of the rotor; if the machine is a synchronous machine, then this frequency is fixed.
  • the housing which surrounds the winding, is usually firmly anchored, the mechanical vibrations are not transmitted to the housing to a significant extent, but are caught and broken down between the housing and the winding. This is mainly done using supports that support the winding against the housing.
  • CH 486 147 describes a high-performance turbogenerator with a directly cooled stator winding and also directly cooled discharge lines.
  • a flexible connection is provided between the leads of the stator winding, consisting of waveguides, leading from the stator housing, and the corresponding feed-through terminals on the stator housing, which is formed from a plurality of spiral, parallel, current-conducting pipe sections. These pipe sections are connected to a respective connection head both on the discharge side and on the lead-through side.
  • the connection heads are also designed as distribution chambers for cooling water.
  • One of the purposes underlying the flexible connection is that thermally induced movements of the leads are kept away from the bushings. Mechanical stresses caused by vibrations caused by the turbogenerator no longer occur outside the stator housing.
  • the object of the invention is to provide a device of the type mentioned at the outset, the load capacity for the intended use is significantly increased compared to the devices of the prior art and the one compared to the devices of the prior art is essential has improved resilience to the expected stress due to vibrations.
  • a device comprising an electrical winding arranged in a housing, an electrically conductive electrical leadthrough leading out of the housing and rigidly connected to the housing and a connecting piece via which the winding is electrically connected to the leadthrough serve to achieve this object , wherein the winding can be subjected to an operational stress by a mechanical vibration with a predetermined frequency relative to the housing, a) wherein the connecting piece is composed of several parts; b) wherein the connecting piece is designed as a substantially homogeneous spring; c) and wherein each first connection point between two parts of the connecting piece is stiffened with regard to the mechanical vibration.
  • the connecting piece As an essentially homogeneous spring, ie as a component that is functionally comparable to a leaf spring or spiral spring, the connecting piece as a whole is elastic. Furthermore, due to the construction of the connecting piece from several parts, any dimensional deviations that occur can be compensated for. In addition, each first connection point between the at least two parts of the connection piece is stiffened with regard to the mechanical vibration so that no resonance can build up there when the connection piece is exposed to the winding of the mechanical vibration during operation.
  • the connecting piece in the device is preferably connected at one respective second connection point to the winding on the one hand and to the bushing on the other hand, at least two connection points selected from the group comprising the first connection point and the second connection points enabling a dimension-tolerant connection in a respective connection level, and wherein the connection planes are arranged obliquely, preferably at right angles to one another.
  • the connecting piece also preferably has an S-shaped, curved shape, since this shape is particularly flexible and can follow any thermal expansion without mechanical stresses being built up to a substantial extent.
  • connection piece is preferably stiffened with respect to the mechanical vibration by a rigid support of the first connection point against the housing or against the winding.
  • a rigid support ensures that an excessively strong resonance cannot build up at the first connection point when the connection piece is exposed to the mechanical vibration. This benefits the resilience and durability of the connector.
  • the connecting piece preferably consists of copper material, preferably a copper material which is also used otherwise for line purposes in energy technology.
  • the parts of the connecting piece are preferably connected to one another at the first connecting point by screws. Screws are also preferably used at the second connection point at which the connection piece is connected to the winding and / or the leadthrough. Each screw is preferably guided through an elongated hole and thus enables a dimension-tolerant connection.
  • the connecting piece is preferably designed in such a way that it has no significant energy storage capacity with regard to the mechanical vibration. This counteracts the emergence of a resonance.
  • a system capable of oscillation which is capable of resonance is generally characterized in that it is able to store oscillation energy which is supplied to it.
  • a steady state of an oscillatory system is naturally characterized in that the energy dissipated by the system is equal to the energy supplied to the system. The amplitude of this steady state results from the sum of the energy supplied and the energy which the oscillatory system stores. This stored energy can be a large multiple of the energy supplied per period of the oscillation.
  • the energy storage capability of an oscillatory system is thus a measure of the system's ability to form a resonance.
  • An essential energy storage capability in the above sense exists when the connecting piece is able to store more than that energy which is supplied to the connecting piece during a full period of the oscillation.
  • the housing and the winding of the device preferably belong to an electrical synchronous machine, in particular a turbogenerator.
  • the turbogenerator preferably has an output of more than 10 MVA, in particular more than 100 MVA.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a connecting piece
  • Figure 1 shows a connector 1, which is composed of an S-shaped curved first part 2 and an L-shaped curved second part 3. Both parts 2 and 3 consist of copper material, as is usually used in energy technology. The first part 2 and the second part 3 lie on top of one another at a first connection point 4. They are screwed together there. Provided at the ends of the connecting piece 1 are second connecting points 5, where the connecting piece 1 is screwed to a winding (not shown) or a bushing (not shown), cf. Figures 2 and 3. For the
  • Circular holes 6 are provided in the first part 2 and elongated holes 7 in the second part 3 at the first connection point 4.
  • elongated holes 7 are provided at both second connection points 5.
  • the elongated holes 7 allow dimension-tolerant connections to be made at the connecting points 4 and 5 without the need to bend the parts 2 and 3 during installation. This results in a particularly low-stress arrangement. Stresses can only be expected due to thermal expansion or vibrations.
  • the respective elongated holes 7 at the second connection points 5 lie in a respective connection plane 5A or 5B.
  • the connection planes 5A and 5B form an angle ⁇ of approximately 90 ° with one another.
  • the connector 1 has an S-shaped curved shape and is thus able to compensate for thermal expansion so that at most low mechanical stresses occur.
  • more than two round holes 6 and elongated holes rather 7 should be provided at the first connection point, cf. Figures 2 and 3.
  • FIG. 2 and FIG. 3 show different views of sections of a device, comprising a number of connecting pieces 1, as just described, a winding 8, which is only partially shown for the sake of clarity, bushings 9 and a housing 10 with which the Feedthroughs 9 each rigidly connected, namely screwed tight.
  • Each bushing 9 serves to lead a line through the housing 10 to the winding 8 in an insulated manner.
  • Each connector 1 has a two-part construction as described and is curved in an S-shape.
  • mechanical vibration occurs at a predetermined frequency in winding 8; this frequency corresponds to twice the rotational frequency of the rotor (not shown), which forms a rotating magnetic field passing through the winding 8.
  • this frequency is 50 Hz, 60 Hz, 100 Hz or 120 Hz, depending on whether the frequency of the public supply network is 50 or 60 Hz and whether the rotor has four or two magnetic poles having.
  • the amplitude of the mechanical vibration is usually not very high; in a turbo generator of the usual type, an amplitude of only about 100 ⁇ can be expected.
  • the first connection point 4 at which the two parts 2, 3 of the connection piece 1 are connected to one another, is particularly critical with regard to the vibration.
  • the first connection point 4 is provided with a rigid support 11, 12. This is formed from a tab 11 connected to the connecting piece 1 at the first connection point 4 and from crossbeams 12 with which all tabs 11 are mechanically firmly connected.
  • connection piece 1 is screwed to the bracket 11 via screws 13 and nuts 14, in a manner already indicated.
  • the connector 1 is also screwed to the bushing 9, cf. the nuts 15.
  • a connection between the connecting piece 1 and the winding 8 is likewise made by means of screws (not shown in FIGS. 2 and 3 for the sake of clarity) or, for example, by soldering.
  • the winding 8 is only partially shown in Figure 2 and Figure 3.
  • a ring line can be seen in FIGS. 2 and 3, which is connected to those parts of the winding 8 which are operationally exposed to a rotating magnetic field
  • a homogeneous spring ie as a body, which essentially contributes in its entirety to the desired spring effect.
  • a homogeneous spring can be represented in a conventional manner as a leaf spring, spiral spring or tubular spring, to name a few common examples. This ensures that mechanical loads Distribute loads over the entire connector 1 and do not concentrate on isolated components of the connector 1, for example specially provided elastic bands. In this way, local overloading of the connector 1 is reliably avoided.
  • a design of the connector 1 in such a way that the storage capacity of the connector 1 for mechanical energy in the form of vibrations is limited to a functionally insignificant value also contributes to this. This prevents the connector 1 as a whole or in part from resonating within the expected operational stress and could be unduly stressed. This ensures high operational reliability and a long service life of the connector 1 in the device.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einer in einem Gehäuse (10) angeordneten elektrischen Wicklung (8), mit einer elektrisch leitfähigen, aus dem Gehäuse (10) herausführenden und mit diesem starr verbundenen elektrischen Durchführung (9) sowie mit einem Verbindungsstück (1) zur elektrischen Verbindung der Wicklung (8) mit der Durchführung (9). Das Verbindungsstück (1) ist aus mehreren Teilen (2, 3 siehe Fig. 1) zusammengesetzt. Es ist als im wesentlichen homogene Feder ausgebildet. Außerdem ist die Verbindungsstelle (4) zwischen zwei Teilen (2, 3) des Verbindungsstücks (1) hinsichtlich mechanischer Schwingungen, z.B. mittels Abstützung (11, 12), versteift.

Description

Beschreibung
Einrichtung mit einer "in einem Gehäuse angeordneten elektrischen Wicklung, einer Durchführung sowie einem Verbindungs- stück
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, umfassend eine in einem Gehäuse angeordnete elektrische Wicklung, eine elektrisch leitfähige, aus dem Gehäuse herausführende und mit dem Gehäuse starr verbundene elektrische Durchführung sowie ein Verbindungsstück, über das die Wicklung mit der Durchführung elektrisch verbunden ist, wobei im Betrieb die Wicklung relativ zum Gehäuse einer Beanspruchung durch eine mechanische Schwingung mit einer vorgegebenen Frequenz ausgesetzt ist.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine solche Einrichtung, bei der das Gehäuse und die Wicklung zu einer elektrischen Synchronmaschine, insbesondere einem Turbogenerator, gehören .
In einem elektrischen Generator hat die erwähnte Wicklung üblicherweise eine im wesentlichen kreisringzylindrische Gestalt mit einem inneren Raum, in welchem ein Rotor um eine Achse drehbar angeordnet ist. Dieser Rotor erzeugt ein sta- tionäres Magnetfeld, welches die Wicklung durchsetzt und durch Drehen des Rotors gedreht wird. Hierdurch wird in der Wicklung ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, und dieses Wechselfeld induziert in der Wicklung eine elektrische Spannung, welche ihrerseits in einem an die Wicklung angeschlos- senen elektrischen Verbraucher einen elektrischen Strom hervorruft. Umgekehrt ist es auch möglich, elektrische Energie aus einer entsprechenden Quelle mit einer einem Generator ähnelnden Maschine in mechanische Energie umzuformen, wobei die mechanische Energie von dem sich drehenden Rotor abgegeben wird. Geschieht das Drehen des Rotors mit einer vorbeεtimm- ten, zeitlich im wesentlichen konstanten Drehzahl, so spricht man von einer elektrischen Synchronmaschine. Ein Beispiel für eine solche Synchronmaschine ist ein Turbogenerator, welcher mechanische Energie, die von einer Turbine geliefert wird, umformt in elektrische Energie, welche in ein öffentliches Stromversorgungsnetz eingespeist wird. Die Drehfrequenz des Turbogenerators entspricht dabei der Nennfrequenz des Stromversorgungsnetzes oder einem Bruchteil dieser Nennfrequenz; dies ist abhängig davon, wieviele Paare an magnetischen Polen der Rotor trägt . Üblich sind Turbogeneratoren mit zwei oder vier magnetischen Polen auf dem Rotor.
Das magnetische Wechselfeld, dem die Wicklung ausgesetzt ist, führt zu einer mechanischen Belastung der Wicklung, denn wenn durch Induktion in der Wicklung elektrischer Strom fließt, so erzeugt dieser seinerseits ein Magnetfeld, welches mit dem von dem Rotor erzeugten magnetischen Wechselfeld Wechsel- wirkt. Dabei ergeben sich oszillierende mechanische Kräfte, welche in der Wicklung mechanische Schwingungen hervorrufen. Diese Kräfte werden noch verstärkt, wenn, wie dies üblich ist, die Wicklung in ein ferromagnetischeε Joch eingebettet ist. Das magnetische Wechselfeld führt dann zu einer mechanischen Beanspruchung des gesamten Joches, woraus sich unter Umständen eine verstärkte betriebliche Beanspruchung der Wicklung ergibt. Diese mechanische Beanspruchung ist üblicherweise gekennzeichnet durch eine vorgegebene Frequenz, welche der doppelten Drehfrequenz des Rotors entspricht; ist die Maschine eine Synchronmaschine, so ist diese Frequenz also fest vorgegeben.
Da das Gehäuse, welches die Wicklung umgibt, üblicherweise fest verankert ist, werden die mechanischen Schwingungen nicht in wesentlichem Umfang auf das Gehäuse übertragen, sondern zwischen dem Gehäuse und der Wicklung aufgefangen und abgebaut. Dies geschieht hauptsächlich über Stützen, die die Wicklung gegen das Gehäuse abstützen.
Auch spezielle Leitungen, mit welchen die Wicklung an einen Verbraucher oder ein Stromverεorgungsnetz angeschlossen wer- den soll, müssen zwischen der Wicklung einerseits und mit dem Gehäuse starr verbundenen Durchführungen andererseits, welche jeweils eine Leitung isoliert durch das Gehäuse hindurchführen, die mechanischen Schwingungen abbauen. Zu diesem Zweck enthalten diese Leitungen Verbindungsstücke, wobei ein solches Verbindungsstück jeweils zwischen der Wicklung und einer Durchführung angeordnet ist. Dieses Verbindungsstück enthält ein elastisches Band oder dergleichen, welches die Schwingungen abbaut. Eine Ausführungsform für ein solches Verbindungs- stück ist ersichtlich aus der DE 44 34 341 AI. Eine Ausführungsform für eine Durchführung ist der DE 44 34 072 AI entnehmbar .
In der CH 486 147 ist ein Turbogenerator großer Leistung mit direkt gekühlter Statorwicklung und ebenfalls direkt gekühlten Ableitungen beschrieben. Zwischen den aus Hohlleitern bestehenden, aus dem Statorgehäuse führenden Ableitungen der Statorwicklung und den entsprechenden Durchführungsklemmen am Statorgehäuse ist eine flexible Verbindung vorgesehen, die aus mehreren spiralförmigen, parallel geschalteten, stromleitenden Rohrstücken gebildet ist . Diese Rohrstücke sind sowohl ableitungsseitig als auch durchführungsseitig an einem jeweiligen Anschlußkopf angeschlossen. Die Anschlußköpfe sind gleichzeitig als Verteilkammern für Kühlwasser ausgebildet. Ein der flexiblen Verbindung zugrundeliegender Zweck ist es, daß thermisch bedingte Bewegungen der Ableitungen von den Durchführungen ferngehalten werden. Mechanische Belastungen durch vom Turbogenerator hervorgerufene Schwingungen treten außerhalb des Statorgehäuses nicht mehr auf .
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, deren Belastbarkeit für den angestrebten Verwendungszweck gegenüber den Einrichtungen des Standes der Technik wesentlich erhöht ist und die eine gegen- über den Einrichtungen des Standes der Technik wesentlich verbesserte Belastbarkeit gegenüber den zu erwartenden Beanspruchungen durch Schwingungen aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient erfindungsgemäß eine Einrich- tung, umfassend eine in einem Gehäuse angeordnete elektrische Wicklung, eine elektrisch leitfähige, aus dem Gehäuse herausführende und mit dem Gehäuse starr verbundene elektrische Durchführung sowie ein Verbindungsstück, über das die Wicklung mit der Durchführung elektrisch verbunden ist, wobei die Wicklung relativ zum Gehäuse einer betrieblichen Beanspruchung durch eine mechanische Schwingung mit einer vorgegebenen Frequenz aussetzbar ist, a) wobei das Verbindungsstück aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist; b) wobei das Verbindungsstück als im wesentlichen homogene Feder ausgebildet ist; c) und wobei eine jede erste Verbindungsstelle zwischen zwei Teilen des Verbindungsstücks hinsichtlich der mechanischen Schwingung versteift ist .
Bei dieser Einrichtung wird die geforderte Flexibilität zur Vermeidung unzulässiger mechanischer Spannungen aufgrund von Wärmedehnungen und mechanischen Schwingungen ohne Einsatz von flexiblen Bändern oder dergleichen erreicht. Durch die Aus- bildung des Verbindungsstücks als im wesentliche homogene Feder, d.h. als Bauelement, welches funktioneil vergleichbar ist einer Blattfeder oder Spiralfeder, ist das Verbindungsstück als Ganzes elastisch. Weiterhin werden durch den Aufbau des Verbindungsstücks aus mehreren Teilen beim Zusammenbauen allfällig vorkommende Maßabweichungen ausgleichbar. Außerdem ist jede erste Verbindungsstelle zwischen den mindestens zwei Teilen des Verbindungsstücks hinsichtlich der mechanischen Schwingung versteift, damit sich dort keine Resonanz aufbauen kann, wenn das Verbindungsstück im Betrieb der Wicklung der mechanischen Schwingung ausgesetzt ist. Vorzugsweise ist das Verbindungsstück in der Einrichtung an einer jeweiligen zweiten Verbindungsstelle einerseits mit der Wicklung und andererseits mit der Durchführung verbunden, wobei zumindest zwei Verbindungsstellen, ausgewählt aus der Gruppe umfassend die erste Verbindungsstelle und die zweiten Verbindungsstellen, eine maßtolerante Verbindung in einer jeweiligen Verbindungsebene ermöglichen, und wobei die Verbindungsebenen schief, vorzugsweise rechtwinklig, zueinander angeordnet sind. Diese Weiterbildung der Einrichtung ermöglicht es, Maßtoleranzen in drei Dimensionen auszugleichen. Das Verbindungsstück kann damit im wesentlichen spannungsfrei zwischen die Wicklung und die Durchführung eingefügt werden. Mechanische Belastungen dieses Verbindungsstücks treten somit nur noch durch Wärmedehnungen, wenn die Wicklung sich während ihres Betriebs erwärmt, und durch die besagte mechanische Schwingung auf .
Das Verbindungsstück hat außerdem vorzugsweise eine S-förmig geschwungene Form, da diese Form besonders nachgiebig ist und einer eventuellen Wärmedehnung folgen kann, ohne daß dabei mechanische Spannungen in wesentlicher Höhe aufgebaut werden.
Vorzugsweise ist das Verbindungsstück durch eine steife Ab- stützung der ersten Verbindungsstelle gegen das Gehäuse oder gegen die Wicklung hinsichtlich der mechanischen Schwingung versteift. Durch eine solche steife Abstützung ist sichergestellt, daß sich an der ersten Verbindungsstelle keine übermäßig starke Resonanz aufbauen kann, wenn das Verbindungsstück der mechanischen Schwingung ausgesetzt wird. Dies kommt der Belastbarkeit und der Lebensdauer des Verbindungsstücks zugute .
Das Verbindungsstück besteht vorzugsweise aus Kupfermaterial, wobei vorzugsweise ein Kupfermaterial in Frage kommt, welches auch sonst für Leitungszwecke in der Energietechnik verwendet wird. Die Teile des Verbindungsstücks sind an der ersten Verbindungsstelle vorzugsweise durch Schrauben miteinander verbunden. Schrauben kommen auch vorzugsweise an der zweiten Verbindungsstelle, an welcher das Verbindungsstück mit der Wick- lung und/oder der Durchführung verbunden ist, zum Einsatz. Bevorzugt ist dabei jede Schraube durch ein Langloch geführt und ermöglicht somit eine maßtolerante Verbindung.
Das Verbindungsstück ist vorzugsweise so ausgestaltet, daß es bezüglich der mechanischen Schwingung keine wesentliche Energiespeicherfähigkeit hat. Damit wird dem Entstehen einer Resonanz entgegengewirkt . Dieses Merkmal ist folgendermaßen zu verstehen: Ein schwingungsfähiges System, welches zu einer Resonanz fähig ist, ist generell gekennzeichnet dadurch, daß es Schwingungsenergie, die ihm zugeführt wird, zu speichern vermag. Ein stationärer Zustand eines schwingungsfähigen Systems ist naturgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die von dem System dissipierte Energie gleich der dem System zugeführten Energie ist. Die Amplitude dieses stationären Zustandes er- gibt sich aus der Summe der zugeführten Energie und der Energie, welche das schwingungsfähige System speichert. Diese gespeicherte Energie kann durchaus ein großes Vielfaches der pro Periode der Schwingung zugeführten Energie sein. Die Energiespeicherfähigkeit eines schwingungsfähigen Systems ist somit ein Maß für die Fähigkeit des Systems, eine Resonanz auszubilden. Eine wesentliche Energiespeicherfähigkeit im obigen Sinne liegt dann vor, wenn das Verbindungsstück mehr als diejenige Energie zu speichern vermag, welche dem Verbindungsstück während einer vollen Periode der Schwingung zuge- führt wird.
Das Gehäuse und die Wicklung der Einrichtung gehören vorzugsweise zu einer elektrischen Synchronmaschine, insbesondere einem Turbogenerator. Der Turbogenerator hat dabei Vorzugs- weise eine Leistung von mehr als 10 MVA, insbesondere mehr als 100 MVA. Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der Zeichnung hervor. Im einzelnen zeigen:
FIG 1 eine perspektivische Darstellung eines Verbin- dungsStücks und
FIG 2 sowie FIG 3 Ausschnitte eines Auεführungsbeispiels der Einrichtung.
Figur 1 zeigt ein Verbindungsstück 1, welches aus einem S- förmig geschwungenen ersten Teil 2 und einem L-förmig gebogenen zweiten Teil 3 zusammengesetzt wird. Beide Teile 2 und 3 bestehen aus Kupfermaterial, wie es üblicherweise in der Energietechnik Verwendung findet. Der erste Teil 2 und der zweite Teil 3 liegen an einer ersten Verbindungsstelle 4 aufeinander. Sie werden dort miteinander verschraubt. An den Enden des Verbindungsεtücks 1 vorgesehen sind zweite Verbindungsstellen 5, wo das Verbindungsstück 1 mit einer nicht dargestellten Wicklung bzw. einer nicht dargestellten Durch- führung verschraubt wird, vergl . Figuren 2 und 3. Für die
Versehraubungen vorgesehen sind Rundlöcher 6 im ersten Teil 2 sowie Langlöcher 7 im zweiten Teil 3 an der ersten Verbindungsstelle 4. Außerdem sind Langlöcher 7 an beiden zweiten Verbindungsstellen 5 angebracht. Die Langlöcher 7 erlauben es, an den Verbindungsstellen 4 und 5 maßtolerante Verbindungen herzustellen, ohne daß es beim Einbau einer Verbiegung der Teile 2 und 3 bedarf. Somit ergibt sich eine besonderε εpannungsarme Anordnung. Mit Spannungen ist lediglich aufgrund von Wärmedehnungen oder Schwingungen zu rechnen. Die jeweiligen Langlöcher 7 an den zweiten Verbindungsstellen 5 liegen in einer jeweiligen Verbindungsebene 5A bzw. 5B . Die Verbindungsebenen 5A und 5B schließen miteinander einen Winkel α von etwa 90° ein. Insgesamt weist das Verbindungsstück 1 eine S-förmig geschwungene Form auf und ist damit in der Lage, Wärmedehnungen so auszugleichen, daß allenfalls geringe mechanische Spannungen auftreten. Abweichend von der Darstellung in Figur 1 können mehr als zwei Rundlöcher 6 und Langlö- eher 7 an der ersten Verbindungsstelle vorgesehen sein, vergl . Figuren 2 und 3.
Wie ein solches Verbindungsstück 1 mechanische Belastungen durch Schwingungen auffängt, wird nunmehr anhand der Figuren 2 und 3 erläutert .
Figur 2 und Figur 3 zeigen verschiedene Ansichten von Ausschnitten einer Einrichtung, umfassend eine Anzahl von Ver- bindungsstücken 1, wie soeben beschrieben, eine Wicklung 8, die der Übersicht halber jeweils nur teilweise dargestellt ist, Durchführungen 9 und ein Gehäuse 10, mit dem die Durchführungen 9 jeweils starr verbunden, nämlich fest verschraubt sind. Jede Durchführung 9 dient dazu, eine Leitung isoliert durch das Gehäuse 10 hindurch zu der Wicklung 8 zu führen. Jedes Verbindungsstück 1 hat einen in beschriebener Weise zweiteiligen Aufbau und ist S-förmig geschwungen.
Während des Betriebs tritt in der Wicklung 8 eine mechanische Schwingung mit einer vorgegebenen Frequenz auf; diese Frequenz entspricht dem Doppelten der Drehfrequenz des (nicht dargestellten) Rotors, der ein die Wicklung 8 durchsetzendes, rotierendes magnetisches Feld ausbildet. Im Falle eines Turbogenerators zur Einspeisung von Energie in ein öffentliches Versorgungsnetz beträgt diese Frequenz 50 Hz, 60 Hz, 100 Hz oder 120 Hz, je nachdem, ob die Frequenz des öffentlichen Versorgungsnetzes 50 oder 60 Hz beträgt, und ob der Rotor vier oder zwei Magnetpole aufweist. Die Amplitude der mechanischen Schwingung ist im Regelfall nicht sehr hoch; in einem Turbogenerator üblicher Bauart ist mit einer Amplitude von nur etwa 100 μτ zu rechnen. Kritisch kann diese Amplitude für ein Verbindungsstück 1 sein, da dieses Verbindungsstück 1 elektrisch isoliert sein muß und im Regelfall eine vergleichsweise beträchtliche freie Länge hat. Als Größenordnung für die Länge sei hier ein Wert von einem Meter genannt. Im Hinblick auf die Schwingung besonders kritisch ist die erste Verbindungsstelle 4, an welcher die beiden Teile 2, 3 des Verbindungsstücks 1 miteinander verbunden sind. Um die erste Verbindungsstelle 4 besonders zu versteifen und damit zu ver- hindern, daß sich dort eine mechanische Schwingung mit einer problematisch hohen Amplitude aufbaut, ist die erste Verbindungsstelle 4 mit einer steifen Abstützung 11, 12 versehen. Diese ist gebildet aus einer mit dem Verbindungsstück 1 an der ersten Verbindungsstelle 4 verbundenen Lasche 11 sowie aus Traversen 12, mit denen alle Laschen 11 mechanisch fest verbunden sind. Die Traversen 12 sind ihrerseits starr mit dem Gehäuse 10 oder der Wicklung 8, vorzugsweise mit dem Gehäuse 10, verbunden. An der ersten Verbindungsstelle 4 ist das Verbindungsstück 1 mit der Lasche 11 über Schrauben 13 und Muttern 14 verschraubt, in bereits angedeuteter Weise. Ebenfalls verschraubt ist das Verbindungsstück 1 mit der Durchführung 9, vergl . die Muttern 15. Eine Verbindung zwischen dem Verbindungsstück 1 und der Wicklung 8 erfolgt ebenfalls über Schrauben (in den Figuren 2 uznd 3 der Übersicht halber nicht dargestellt) oder z.B. durch Löten.
Die Wicklung 8 ist in Figur 2 und Figur 3 nur teilweise dargestellt. Aus den Figuren 2 und 3 erkennbar ist eine Ringleitung, welche mit denjenigen Teilen der Wicklung 8, die be- trieblich einem rotierenden Magnetfeld ausgesetzt ist, in
Verbindung steht. Die Konstruktion, der Aufbau und die Funktion dieser Teile ist allgemein bekannt, so daß sich an dieser Stelle eine detaillierte Erläuterung und eine detaillierte Darstellung erübrigen.
Von großer Bedeutung ist die jeweilige Auslegung des Verbindungsstücks 1 als homogene Feder, d.h. als Körper, welcher im wesentlichen in seiner Gesamtheit zu der gewünschten Feder- Wirkung beiträgt. Eine homogene Feder kann in an sich geläu- figer Weise dargestellt werden als Blattfeder, Spiralfeder oder Rohrfeder, um einige gebräuchliche Beispiele zu nennen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß sich mechaniεche Be- laεtungen über das gesamte Verbindungsstück 1 verteilen und sich nicht auf isolierte Bestandteile des Verbindungsstücks 1, beispielsweise besonders vorgesehene elastische Bänder, konzentrieren. Auf diese Weise wird eine lokale Überbelastung des Verbindungsstücks 1 sicher vermieden. Hierzu leistet auch eine Auslegung des Verbindungsstücks 1 dahingehend, daß die Speicherfähigkeit des Verbindungsstücks 1 für mechanische Energie in Form von Schwingungen auf einen funktioneil unwesentlichen Wert begrenzt wird, einen Beitrag. Dadurch ist ausgeschlossen, daß das Verbindungsstück 1 als Ganzes oder teilweise im Rahmen der zu erwartenden betrieblichen Beanspruchung in Resonanz geraten und dabei unzuträglich beansprucht werden könnte. Dadurch sind eine hohe Betriebssicherheit sowie eine lange Gebrauchsdauer des Verbindungsstücks 1 in der Einrichtung gewährleistet.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung, umfassend eine in einem Gehäuse (10) angeordnete elektrische Wicklung (8) , eine elektrisch leitfähige, aus dem Gehäuse (10) herausführende und mit dem Gehäuse (10) starr verbundene elektrische Durchführung (9) sowie ein Verbindungsstück (1) , über das die Wicklung (8) mit der Durchführung (9) elektrisch verbunden ist, wobei die Wicklung (8) relativ zum Gehäuse (10) einer betrieblichen Beanspruchung durch eine mechanische Schwingung mit einer vorgegebenen Frequenz aussetzbar ist, a) wobei das Verbindungsstück (1) aus mehreren Teilen (2,3) zusammengesetzt ist; b) wobei das Verbindungsstück (1) als im wesentlichen homo- gene Feder ausgebildet ist; c) und wobei eine jede erste Verbindungsstelle (4) zwischen zwei Teilen (2,3) des Verbindungsstücks (1) hinsichtlich der mechanischen Schwingung versteift ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der das Verbindungsstück (1) an einer jeweiligen zweiten Verbindungsstelle (5) einerseits mit der Wicklung (8) und andererseits mit der Durchführung (9) verbunden ist, wobei zumindest zwei Verbindungsstellen (4,5), ausgewählt aus der Gruppe umfasεend die erste Ver- bindungssteile (4) und die zweiten Verbindungsstellen (5) , eine maßtolerante Verbindung in einer jeweiligen Verbindungsebene (5A, 5B) ermöglichen, und wobei die Verbindungsebenen (5A, 5B) schief, vorzugsweise rechtwinklig, zueinander angeordnet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Verbin- dungεεtück (1) eine S-förmig geschwungene Form hat.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Verbindungsstelle (4) eine steife Abstützung
(11,12) gegen das Gehäuse (10) oder gegen die Wicklung (8) aufweist .
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Verbindungsstück (1) aus Kupfermaterial besteht.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Teile (2,3) des Verbindungsstücks (1) an der ersten Verbindungsstelle (4) durch Schrauben (13) miteinander verbunden sind.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Verbindungsstück (1) mit der Wicklung (8) und/oder der Durchführung (9) an jeweils einer zweiten Verbindungsstelle (5) durch mindestens eine Schraube (15) verbunden ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der jede Schraube (15) durch ein Langloch (7) geführt iεt.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Verbindungsstück (1) bezüglich der mechanischen Schwingung keine wesentliche Energiespeicherfähigkeit hat.
10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Gehäuse (10) und die Wicklung (8) zu einer elektrischen Synchronmaschine, insbesondere zu einem Turbogenerator, gehören.
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