DE2024394B2

DE2024394B2 - Anordnung zur Wickelkopfversteifung einer Ständerstabwicklung einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE2024394B2
Application number: DE2024394A
Authority: DE
Inventors: A. Alwian; Konstantin F. Kostin; Georgij K. Sapunow; Grigorij I. Schur; Walerij I. Strachow
Original assignee: Uralskij Sawod Uralelektrotjaschmasch Im Vi Lenina Swerdlowsk (sowjetunion)
Current assignee: Uralskij Sawod Uralelektrotjaschmasch Im Vi Lenina Swerdlowsk (sowjetunion)
Priority date: 1970-05-19
Filing date: 1970-05-19
Publication date: 1974-07-18
Also published as: DE2024394A1; US3648091A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Wickelkopfversteifung einer Ständerstabwicklung einer elektrischen Maschine, deren Wickelköpfe durch mit einer härtbaren Isoliermasse ausgegossene Kappen isoliert und umschlossen sind und zwischen deren Wicklungsstäben im Wickelkopf Abstandsstücke angeordnet sind.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art zeigt sich die räumliche Fixierung der stirnseitigen Köpfe, insbesondere bei sehr leistungsstarken Maschinen, den bei Stoßkurzschlüssen und Fehlsynchronisationen der Maschinen auftretenden elektrodynamischen Beanspruchungen nicht gewachsen (UdSSR-Urheberschein 162215; russ. Buch »Projektirovanije gidrogeneratorov«,2.TeilvonV. V. Dombrovskij usw. Verlag »Energija«, 1968, S. 80 bis 83).

Diese Beanspruchungen führen zu einer Verschiebung der Wicklungsstäbe sowie zum Verschleiß der Isolation und bei Wicklungen mit direkter Flüssigkeitskühlung zu Undichtigkeit des hydraulischen Systems, was die Betriebssicherheit der elektrischen Maschinen herabsetzt.

Es ist allgemein bekannt, in der Bandagenzone von Ständerwicklungsköpfen zur Aufrechterhaltung des festgelegten Zwischenraumes zwischen den benachbarten, stabförmigen Leitern im Wickelkopf Klötze

ίο vorzusehen, die an einem der beiden Leiter gehaltert werden (deutsche Auslegeschrift 1280390). Diese Klötze vermögen jedoch keine hinreichende Fixierung der eingangs erwähnten stirnseitigen Köpfe zu gewährleisten.

Dies gilt auch für die in der deutschen Patentschrift 552 168 beschriebenen Zwischenstücke, die zur Versteifung Lücken zwischen zum Glimmschutz verdickten Stellen der Isolation der Wicklungsstäbe an deren Austritt aus dem Eisenkörper ausfüllen. Ferner geht

so aus der deutschen Patentschrift 947401 eine Wickelkopfversteifung einer Läuferwicklung mit konzentrischen Spulen hervor, bei der die Kopfbogenbreitseiten clanparallel und senkrecht zur Läuferachse liegend ausgeführt sind und zwischen ihnen entsprechend par-

allelwandige Versteifungsstücke vorgesehen sind, wobei die Kopfbogenbreitseiten Aussparungen für die Versteifungsstücke aufweisen. Die erwähnten stirnseitigen kopfförmigen und mit besonderen Kappen isolierten Verbindungsstellen, die zwischen zwei-

schichtig eingelegten Wicklungsstäben auftreten und b«.:ondere Versteifungsprobleme aufwerfen, existieren bei derartigen Wicklungen aus konzentrischen Spulen nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die sich durch eine allen dynamischen Beanspruchungen genügende Versteifung der Stirnzonen der Wikkelköpfe auszeichnet und die Betriebssicherheit der Maschine erhöht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zwischen den Kappen benachbarter Köpfe angeordneten Abstandsstücke mindestens zweiteilig und in ihrer Lage zueinander festlegbar und durch an der seitlichen Oberfläche der Kappen ausgebildete Anschläge gehalten sind.

Vorteilhaft bestehen die Abstandsstücke aus ineinandergeschraubten Gewindehülsen oder ineinandergesteckten Hohlprofilstücken.

Untereinander kommunizierende Hohlräume der Abstandsstücke sind vorzugsweise mit einer härtbaren Isoliermasse vergossen. Die Abstandsstücke weisen insbesondere Hohlräume auf, die mit den Hohlräumen zwischen den Köpfen und den Kappen kommunizieren und mit einer härtbaren Isoliermasse vergossen sind.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Abstandsstücke an den Enden sphärische Oberflächen auf, denen entsprechend sphärische Oberflächen der Anschläge zugeordnet sind.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke aus Teilen mit teilweise sphärischen Stirnflächen gebildet sind und auftretende Spalte ebenfalls vergossen sind.

Eine mit der erfindungsgemäßen Versteifungsan-

Ordnung ausgestattete Wicklung weist eine erhöhte Zuverlässigkeit und Steifigkeit der Befestigung ihrer Stirnteile auf, was die Wicklung vor Beschädigung unter der Einwirkung von elektrodynamischen Bean-

spruchungen schützt und die Lebensdauer der Isolation und somit die der ganiien Maschine erhöht.

Die erfindungsgemäße Versteifungsanordnung ist besonders in leistungsstarken elektrischen Maschinen mit hohen elektrischen und elektromagnetischen Belastungen vorteilhaft anzuwenden, insbesondere in Maschinen mit Flüssigkeitskühlung der Ständerwicklung, bei denen die elektrodynamischen Beanspruchungen sehr stark, die eigene Steifigkeit der Stäbe dagegen gering ist, und die Köpfe mit den unmittelbar angrenzenden Abschnitten der Stäbe einen ziemlich großen Anteil des Wicklungskopfes ausmachen. Die Versteifung führt dort zu einer Verminderung der Vibration und somit zu einer Herabsetzung der Störanfälligkeit der Hohlleiter und der hydraulischen Verbindungsstücke.

Von Vorteil ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Kopfversteifung in leistungsstarken Turbogeneratoren, vertikal angeordneten Wasserkiaftgeneratoren und Synchronphasenschieberr..

Durch die Erhönung der Betriebssicherheit der elektrischen Maschine sinkt der Aufwand für Reparaturarbeiten ebenso wie die Dauer der Energiebereitstellung für den Verbraucher steigt, so daß eine Wirtschaftlichkeitssteigerung erfindungsgemäß ausgerüsteter Maschinen erreicht wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Wickelkopfteil einer Ständerwicklung im Schnitt,

Fig. 2 den Schnitt II—II aus Fig. 1 mit einem Abstandsstück aus auseinanderschraubbaren Gewindehülsen,

Fig. 3 den Schnitt U-Il mit einem Abstandsstück aus inej.iandergesteckten mit Isolierinasse vergossenen Hohlprofilstücken.

Fig. 4 den Schnitt II-11 mit einem Abstandsstück gemäß Fig. 3, dessen Hohlräume mit den Hohlräumen in den Wickelkopf kappen in Verbindung stehen und gemeinsam vergossen sind,

Fig. 5 den Schnitt II-1I mit einem Abstandsstück aus Gewindehülsen mit sphärischen Stirnflächen, und

Fig. 6 den Schnitt entlang der Linie II-Il in Fig. 1 durch eine abgewandelte Ausführungsform eines Abstandsstiicks mit größerer Beweglichkeit.

Wie Fig. 1 zeigt, bilden die Stirnteile 1, 2 der Stäbe 3, 4 der Ständerwicklung 5 an ihrer Verbindungsstelle Köpfe 6, 7 (Fig. 2 bis 6), auf welche aus einem harten Isolierstoff gefertigte Kappen 8, 9 aufgesetzt sind. Die Hohlräume 10, 11 zwischen den Köpfen 6,7 und den Kappen 8, 9 sind mit einer härtbaren Isoliermasse vergossen.

Zwischen den Kappen 8, 9 benachbarter Köpfe 6, 7 ist jeweils ein Abstandsstück 12 eingesetzt, das mit Hilfe an der seitlichen Oberfläche der Kappen 8, 9 ausgebildeten Anschlägen 13, 14 gehalten ist.

Die beispielsweise bei einem Kurzschluß auftretenden elektrodynamischen Beanspruchungen sind bestrebt, die benachbarten Köpfe 6, 7 gegeneinaneer zv verschieben.

Die tangential in Richtung auf eine gegenseitige Annäherung der Köpfe 6,7 wirkenden Kräfte werden von dem auf Druck beanspruchten Abstandsstück 12 aufgenommen. Das Abstandsstück 12 nimmt über die Anschläge 13,14 auch die auf die Köpfe 6,7 in radialer Richtung wirkenden Kräfte auf. Sind die radialen Kräfte nicht sehr groß oder werden sie von anderen Befestigungselementen dei Wicklung aufgenommen, so genügt es, ausschließlich Anschläge J 3 an einer Seite des Abstandsstücks 12 zu dessen Fixierung auszuführen (Fig. 2). In diesem Fall werden die Kappen

an der anderen Seite des Ab^tandsstücks ohne Anschlag ausgeführt.

Diese Ausführung ist etwas einfacher und erfordert keine so hohe Genauigkeit bei der räumlichen Ausrichtung der Teile zueinander.

ίο Bei der Stabwicklung gemäß F ig. 2 ist das zwischen den Kappen 8,9 benachbarter Köpfe 6,7 jeweils eingesetzte Abstandsstück 12 aus mittels Gewinde 17 auseinariderschraubbaren Gewindehülsen 18,19 ausgebildet, die an einer Seite durch den Anschlag 13 an der seitlichen Oberfläche der Kappe 9 fixiert sind. Auf die Anbringung eines analogen Anschlages an der seitlichen Oberfläche der Kappe 8 an der anderen Seite des Abstandsstücks 12 kann verzichtet werden. Diese Konstruktion ist besonders bei großen Abweichungen in den Abständen zwischen den Köpfen 6, 7 zweckmäßig. Während des Betriebes erlaubt sie im Bedarfsfalle ein Nachziehen der Abstandsstücke.

Bei der Stabwicklung nach F i g. 3 ist das zwischen den Kappen 8.9 jeweils eingesetzte und mit Hilfe von

J5 Anschlägen 13,14 an den seitlichen Oberflächen die- •:r Kappen gehaltene Abstandsstück 12 aus ineinandergesteckten Hohlprofilstücken 25, 26 ausgeführt, die einen Hohlraum 27 bilden, der durch die Öffnung 28 mit einer härtbaren Isoliermasse vergossen ist.

Dieser Verguß gewährleistet das Anhaften an den Kappen 8, 9 und eine starre Verbindung sämtlicher Köpfe 6,7 untereinander. Zur Verbesserung der Haftung können die Anschläge 13, 14 aufgerauhte, bzw. gerillte Oberflächen 29, 30 aufweisen. Gegenüber dem vorigen Ausführungsbeispiel können die Abstandsstücke 12 hier auch auf Zug beansprucht werden. Eine derartige Kupplung sämtlicher Köpfe der Wicklung bildet einen um die Achse der Maschine geschlossenen starren Ring gegenseitig verbundener Köpfe.

Diese Konstruktion ist für unter besonders schweren Bedingungen arbeitende elektrische Maschinen geeignet.

Die Kopfversteifung nach F i g. 4 unterscheidet sich von der vorigen dadurch, daß die Hohlräume 10, 11 zwischen den Köpfen 6,7 und den Kappen 8, 9 sowie der Hohlraum 27 der Hohlprofilstücke 25, 26 untereinander durch die Öffnungen 36,37 inden Kappen 8, 9 in Verbindung stehen und mit einer härtbaren Isoliermasse gemeinsam vergossen sind. Bei dieser Konstruktion werden alle Eigenschaften der Kopfversteifung nach Fig. 3 verwirklicht.

Bei der Stabwicklung nach Fig. 5 besteht das zwischen den Kappen 8, 9 benachbarter Köpfe 6, 7 jeweils eingesetzte Abstandsstück 12 gemäß Fig. 2 aus mittels Gewinde 17 auseinanderschraubbaren Gewindehülsen 18, 19, die jedoch mit den Anschlägen 13, 14 an den seitlichen Oberflächen der Kappen 8, 9 über sphärische Oberflächen 45,46 verbunden sind.

Diese Konstruktion kann nicht nur bei ziemlich großen Abweichungen in den Abständen zwischen den Köpfen 6, 7, sondern auch bei beträchtlicher Schrägstellung der Kappen 8,9 erfolgreich angewendet werden.

Die Stabwicklung nach Fi g. 6 weist durch Teile 47 gebildete Abstandsstücke 12 auf, die teilweise sphärische Stirnflächen besitzen und mit den seitlichen Oberflächen der Kappen 8, 9 zwischen den Anschlä-

gen 13,14 Spalte 52,53 bilden. Die Größe der Spalte 52,53 wird derart gewählt, daß sie für eine Kompensation möglicher Abweichungen in der gegenseitigen Anordnung der Köpfe 6, 7 und der Kappen 8, 9 ausreicht. Nach dem Zusammenbau werden die Abscandsstücke 12 durch Verguß der Spalte 52, 53 mit einer Isoliermasse fixiert, deren Aushärtung eine starre Kupplung sämtlicher Köpfe 6, 7 untereinander sicherstellt.

Diese Konstruktion bildet, ebenso wie die Konstruktionen gemäß Fi g. 3 und 4, einen um die Achse der Maschine geschlossenen starren Ring von gegenseitig verbundenen Köpfen und kann ebenfalls für unter schwersten Bedingungen arbeitende elektrische Maschinen gewählt werden.

Die beschriebenen Konstruktionen können auch dann angewendet werden, wenn auf jeden Kopf von der Stirnseite der Maschine her nur eine einstückig ausgebildete Kappe an Stelle der zwei, in den Fig. 2

ίο bis 6 dargestellten Kappen aufgesetzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Wickelkopfversteifung einer Suänderstabwicklung einer elektrischen Maschine, deren Wickelköpfe durch mit einer härtbaren Isoliermasse ausgegossene Kappen isoliert und umschlossen sind und zwischen deren Wicklungsstäben im Wickelkopf Abstandsstücke angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Kappen (8, 9) benachbarter Köpfe (6, 7) angeordneten Abstandsstücke (12) mindestens zweiteilig und in ihrer Lage zueinander festlegbar und durch an der seitlichen Oberfläche der Kappen (8,9) ausgebildete Anschläge (13,14) gehalten sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke (12) als ineinandergeschraubte Gewindehülsen (18, 19) ausgebildet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke (12) als ineinandergesteckte Hohlprofilstücke (25, 20) ausgebildet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke (12) Hohlräume (27) bilden, die mit einer härtbaren Isoliermasse vergossen sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (27) der Abstandsstücke (12) mit den Hohlräumen (10, 11) zwischen den Köpfen (6, 7) und den Kappen (8, 9) in Verbindung steilen.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke (12) an den Enden sphärische Stirnflächen (45,46) aufweisen, denen entsprechend sphärisch geformte Oberflächen der Anschläge (13,14) zugeordnet sind (Fig. 5).

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke (12) aus Teilen (47) mit teilweise sphärischen Stirnflächen gebildet sind und daß zwischen den Teilen (47) und den zugeordneten Anschlägen (13, 14) auftretende Spalte (52, 53) ebenfalls vergossen sind (Fig. 6).