CN1113047A - 汽轮发电机定子端部浮置绕组支撑件 - Google Patents

Abstract

一种用于汽轮发电机端绕组的支撑组件，它包括 一组撑臂，该撑臂围绕绕组框的周边分隔分布，并被 机械地连接到支撑环上。该支撑组件与定子铁心分 离，使得在正常运行状态下端绕组和端绕组支撑结构 相对定子铁心自由地浮置。在短路运行状态下，该支 撑组件接触定子铁心上的托架。使得该端绕组滑动 啮合在定子铁心上，并由其支撑。

Description

本发明一般涉及电动发电机。尤其是，本发明涉及大型汽轮发电机端绕组支撑组件。

汽轮发电机导体的定子线圈端绕组一般从定子铁心结构轴向伸延一明显的距离，导体的直线段分布在定子铁心槽中，使得导体由铁心槽支撑，但是，端绕组从槽向外伸出一明显距离，使得它们不能由铁心槽完全充分地支撑。因此，该端绕组要受到运行期间的振动、应力以及自身重量的影响。由于正常运行期间的机械振动，或非正常的短路或故障条件下出现的很大的电磁力导致有害的结构变形。

一般，每个单个导体被连接到其有关的导体上，从而形成圆锥形的端绕组组件，该组件与定子结构同轴，并从其上轴向伸延。典型的汽轮发电机设计使用两个同轴的定子线圈组件，它具有底部线圈的内组件的直线段，该底部线圈从顶部线圈的组件向外沿径向在定子铁心槽中配置。底部线圈的端绕组段以一种圆锥形连接，该形状是从类似连接的顶线圈的端绕组段的圆锥形径向向外并与之同轴。

因此该端绕组组件的结合和固定采用合适的垫圈或垫块来完成，该垫圈或垫块位于各种支撑环之间。公知的支撑环围绕端绕组组件伸延，并且被机械地固定到托架上，该托架依次被机械地固定到定子铁心结构上，从而固定支撑环，同时使端绕组就位。围绕顶部和底部线圈绑扎的径向夹具对于在线圈之间提供相对永久的紧固也是公知的。这些公知的绕组支撑件的例子是Alkire等人的美国专利第4，387，317号和Cooper等人的美国专利第4，563，607号和美国专利第4，618，755号，在此，它们被混合作为对比文件。

但是，尽管结构改进了，对于更加可靠的端绕组支撑组件提出了更高的要求，使过大的振动，线圈绝缘的磨损，串联并铜绞合状态的导体的疲劳断裂减至最小。

在Alkire的专利中揭示的环支撑结构通过把一径向向内的力施加到底部线圈上来固定端绕组，并与径向夹具一起作用提供一种对端绕组组件非固定的或浮置的支撑。但是，以任何一种方式不支撑环支撑结构，使包括绕组和绕组支撑件的整个组件保持不被支撑。公知的是，在非正常的短路运行条件下，发电机上的力趋于以这样的方式膨胀绕组，这种方式导致环支撑件的疲劳。因此，由于不以任一方式支撑绕组支撑结构，这些力破坏绕组和绕组支撑结构。

Cooper的专利公开一种用于定子线圈的环支撑结构，它被机械地固定到一组撑臂上，这组撑臂围绕端绕组的周边分布。该撑臂用作为一种制动，来防止在非正常的短路运行期间产生过量的线圈变形。该撑臂被依次机械地固定到定子铁心上，使绕组支撑结构牢固地固定到定子铁心上。但是，因为该撑臂，同时因而该端绕组支撑组件机械地固定到该定子铁心上，我们知道过量的振动力引起端绕组和绕组支撑部件的断裂或磨损。在美国专利第4，618，795中撑臂的两部分之间配置一复合缓冲材料，其形成一弹性层和一滑动层，这是为了使线圈从线圈支撑装置中脱开。但是，这个装置复杂且成本高，并且在整个运行的长周期中，缓冲材料的磨损损耗是严重的。

因此，对于端绕组支撑结构必要的是提供一种对顶部和底部线圈的端绕组的可靠支撑，它要避免现有技术中绕组支撑组件存在的问题，本发明提供一种满足这一要求的绕组支撑组件。

本发明提供一种用于汽轮发电机端绕组部件的绕组支撑组件。该支撑组件包括一组机械地固定到定子铁心上的托架，以及一个定子绕组支撑件，它包括一组与定子的底部线圈支撑啮合的支持件，以及围绕端绕组配置有两个或更多的机械地连接到该支持件的支撑环。定子绕组支撑部分被设置在与相应的一个托架很贴近的位置，使得在定子绕组支撑件和托架之间形成一个间隙。在某些发电机运行状态下，定子绕组支撑装置接触到一个或多个托架时，定子绕组支撑件可滑动地啮合托架，使该定子绕组支撑件被支撑在托架上。围绕相邻的顶部和底部线圈配置一个或多个径向夹具，从而紧紧地把线圈固定到定子绕组支撑件上，使端绕组和端绕组支撑组件相对定子铁心自由地浮置，但在某些运行状态下也能支撑在定子铁心上。

图1表示了根据本发明的一个端绕组支撑组件。

图2表示了根据本发明的一定子绕组支撑件。

图3表示了沿图2中3-3线剖开的定子绕组支撑件。

图4表示了根据本发明的一径向夹具的剖示图。

图5表示了图4中的径向夹具的另一视图。

图1中示出了根据本发明的汽轮发电机的端绕组的一部分。在此采用了标准惯例，即，绕到定子线圈中的第一线圈称为底部线圈，绕到定子线圈槽中的最末的线圈称为顶部线圈。因此图1表示了一标准的汽轮发电机的底部线圈10和顶部线圈12，位于线圈结构的端绕组部分，其中定子线圈沿定子铁心部件14内的槽轴向延伸。定子线圈端绕组通常形成一圆锥形，它与定子铁心结构同轴，并从定子铁心结构轴向延伸。由此，顶部线圈12从定子线圈结构的中线被径向地设定在底部线圈10的内部。

正如本技术领域所公知的，本申请的附图中所表示的端部线匝支撑配置与普通情况是一致的。端部线匝穿过设备的轴线弯进一个平面，并从该平面中弯出，而不是直接地轴向延伸，如附图所表示的。顶部和底部线圈通常以相反方向弯曲，并分别被连接到不同槽的另一个底部线圈和另一个顶部线圈。

线圈10和12被一组与两个或更多的支撑环18和20相结合的撑臂16支撑。参见图2和3，在此撑臂16和支撑环18和20的组合被做为定子绕组支撑件22，使得在底部线圈10上施加一径向向内的力，以便对端绕组导体提供紧密的径向支撑。参见图2，支撑环18和20围绕端绕组组件分布，撑臂16与该支撑环机械连接，并且围绕线圈的周边每隔一定间隔放置。支撑环20和18最好用象强化玻璃环氧树脂这样的适合的非金属材料构成。在一最佳实施例中，围绕定子绕组支撑件22的周边分布18个撑臂22，用来给端绕组提供可靠的支撑。

支撑环的数量，以及支撑环的尺寸和位置不局限于所示的实施例。可选择环的数量和它们的尺寸和位置来提供所要求的刚度，使得端绕组以及端绕组支撑部件的总固有频率在所能接受的限值之内，上述端绕组支撑部件泛指绕组篮。同样，支撑环的数量、尺寸和位置会提供这样的强度，即把在某些发电机运行状态，象短路期间出现的非正常情况的有害作用减至最小。这在后面将进一步详细讨论。

参见图1，一组托架24被牢固地固定到定子铁心部件14上，并且围绕该定子铁心以底部线圈10径向向外分隔布置。定子绕组支撑件22围绕该端绕组分布，使得撑臂16的每一个贴近对应的托架24放置。在一个最佳实施例中，18个托架24围绕定子铁心被沿周向紧紧固定。

围绕线圈分布定子绕组支撑件22，其中在撑臂16部位上的该定子绕组支撑件的一部分贴近对应的托架24放置，使得在撑臂16部位上定子绕组支撑件22和托架24的顶表面26之间形成一间隙25。在最佳实施例中，环18的一部分，以及一个撑臂16的一部分贴近对应的托架24放置，使得在环18的一部分和撑臂16的一部分以及托架24的顶表面26之间形成间隙25。

因此，不把定子绕组支撑件22机械地配合到托架24上，使得包括线圈10和12的端绕组组件是自由的，从而以与定子绕组支撑件的支撑啮合的方式浮置。定子绕组支撑件22允许端绕组和绕组支撑件沿轴向自由膨胀，而限制径向上的自由膨胀。因此，防止在热膨胀期间端绕组和端绕组支撑部件的疲劳和裂纹。同样，因为端绕组支撑件的撑臂不与定子铁心上的托架接触，把在端绕组和端绕组支撑构件上的振动作用减至最小。

在某些汽轮发电机运行状态中，象不正常的短路运行条件，把很大的机电力分配给端绕组组件，使线圈径向膨胀，导致在绕组和绕组支撑组件上过大的作用力。在这些状态下，定子绕组支撑件的部分能移动，与对应的托架24的一个或多个接触，使得在定子绕组支撑件24和托架的顶表面之间的间隙25闭合。在这些状态的运行当中，定子绕组支撑件成为可滑动啮合及支撑在托架上，使得撑臂和托架提供一种制动来防止在短路期间出现过大的线圈变形。

参见图4和5，在本发明的最佳实施例中，其中夹具30被举例表示，一组径向夹具28和30围绕端绕组的周边并在撑臂16之间以一定间隔分布，使每一个径向夹具围绕相邻顶部和底部线圈固定。在相邻线圈对上方径向地设置支撑块32，使该支撑块顶靠两个顶部线圈12，销子33穿过每个支撑块32与线圈走向方向垂直地配置。

在径向夹具28或30的底部上，夹具固定件34围绕对应环18和20配置，使得径向夹具牢固地固定到定子绕组支撑件22的支撑环上，带36以连环的形式配置，使带36固定到对应销子33和夹具固定件34上。带材料被预先张紧，使得径向夹具28、30确保端绕组线圈10、12紧密地与定子绕组支撑件22啮合。在最佳实施例中，带36由浸渍树脂材料，象强化玻璃纤维环氧树脂浸渍材料组成。

径向夹具28、30和定子绕组支撑件22提供一种端绕组支撑组件，它紧密地把定子线圈固定在一个浮置支撑组件上，该组件不耦接到定子铁心上。因此，本发明提供一种低投资的浮置端绕组-端绕组支撑布置，使得在正常运行期间，把热膨胀的有害作用和振动力减至最小。同时在象短路这样的不正常运行条件下，该端绕组支撑装置提供抵靠定子铁心的支撑，以便适应由大的电磁力产生的线圈变形。

尽管在此已经说明和描绘了本发明的具体实施例，但应认识到，对于本领域的专业技术人员修改和变换是容易进行的。所以，权利要求书可以覆盖这样的修改和变换。

Claims (6)

1、一种用于汽轮发电机端绕组部件的支撑组件，所述的发电机具有一个定子铁心(14)，所述的端绕组部件包括一组顶部和底部线圈(12，10)，所述的支撑组件的特征在于：

一组机械地固定到所述定子铁心(14)上的托架(24)，每一个托架(24)具有一顶表面(26)；

一定子绕组支撑件(22)具有：

与所述底部线圈(10)支撑啮合的一组撑臂(16)；

围绕所述顶部和底部线圈(12，10)配置的两个或更多的支撑环(18，20)，所述的支撑环机械地连接到所述撑臂(16)上；以及

所述的定子绕组支撑件(22)被这样定位，使所述定子绕组支撑件(22)的一部分位于与所述托架(24)中相应的一个贴近的位置，从而在所述定子绕组支撑件(22)和所述托架的所述顶表面(26)之间构成一间隙，其中，当所述定子绕组支撑件(22)在运行中接触到一个或更多的所述托架(24)时，所述定子绕组支撑件(22)被支撑在所述托架(24)上，并且与所述托架(24)滑动啮合。

2、根据权利要求1的支撑组件，其中所述支撑环（18）的第一部分和一个所述撑臂（16）的第二部分被放在与所述托架（24）对应的一个贴近的位置，使得在所述第一和第二部分及所术托架的所述顶表面（26）之间形成一间隙（25）。

3、根据权利要求1的支撑组件，进一步的特征是，一个或更多的径向夹具（28）把所述的顶部和底部线圈（12、10）固定到所述的定子绕组支撑件（22）上，每个所述的径向夹具机械地连接到所述定子绕组支撑件上。

4、根据权利要求3的支撑组件，其中所述的径向夹具（28）包括第一和第二端，所述第一端装在两个相邻顶部线圈（10）上，所述的第二端被牢固地固定到所述支撑环（18）之一上。

5、一种汽轮发电机，包括：

一个具有铁心和定子绕组的定子，所述的铁心具有在其上的一组槽和多个围绕所述铁心分布的一组托架（24）;

所述定子绕组包括一组顶部和底部线圈（12、10），每个所述的顶部和底部线圈包括在所述槽的相应的一个中布置的内部部分和从所述铁心的每个端部轴向伸延的端部;

用于制约所述端部的定子绕组支撑件，其特征在于：

围绕所述定子绕组配置的两个或多个环支撑件（18、20）;

一组围绕所述定子绕组且分隔一定距离分布的撑臂（16），每个所述的撑臂具有一顶表面，所述的底部线圈（10）可滑动地与所述顶表面啮合，所述的撑臂机械地连接到所述的环支撑件上;以及

所述的支撑组件的一部分与所述托架（24）的对应的一个贴近地设置，使得在所述支撑组件和所述托架之间构成一间隙（25），其中当所述的支撑组件在运行中接触到所述托架的一个或多个时，所述的定子绕组支撑件被支撑在所述的托架上，并与之滑动啮合。

6、根据权利要求5的汽轮发电机，进一步的特征在于，一个或多个径向夹具（28）把所述顶部和底部线圈（12、10）固定到所述定子绕组支撑件上，每个所述的径向夹具机械地连接到所述的定子绕组支撑件上。