SU1767620A1 - Устройство дл креплени лобовых частей обмотки статора электрической машины - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : лобовые части обмотки 1 расположены на массивном стек- лотекстолитовом кольцевом элементе 2, расклиненном в цилиндрическом выступе 3 нажимного кольца 4 сердечника 5. Поджа- тие лобовых частей обмотки 1 к кольцевому элементу 2 осуществл етс  при помощи внутреннего конического кольца 6, упоров 7, радиальных и аксиальных т г 8 и 9, пружин 10. Замазка 11 фиксирует относительное положение лобовых дуг в корзинке. Кольцевой элемент 2 снабжен кольцевым выступом 12, охватывающим головки 13 лобовых частей 1 с внешней стороны. Кольцо 14 из стеклотекстолита, установленное с внутренней стороны головок 13 и расклиненное радиально клинь ми 15, поджимает головки 13 радиально к кольцевому выступу 12, 6 з.п. ф-лы, 3 ил, сл с П xj О 2 ю О ю

Description

Изобретение относитс  к крупному электромашиностроению и может быть использовано в конструкци х электрических машин, в частности в турбогенераторах большой и средней мощности дл  креплени  лобовых частей обмотки статора.

Известно, что в электрических машинах переменного тока, в особенности турбогенераторах , лобовые части обмотки статора работают в сложных услови х, характеризующихс  действием значительных переменных электромагнитных сил, тепловыми деформаци ми и деформаци ми и непрерывным изменением первоначальных условий сборки конструкции, св занным с ползучестью и релаксацией напр жений в изол ции и неметаллических детал х креплени . Повышенна  вибраци  лобовых частей может приводить к истиранию и см тию изол ции, усталостному повреждению медных проводников, Поэтому при разработке конструкции статора особое внимание удел етс  системе креплени  лобовых частей обмотки с целью обеспечени  ее максимальной жесткости, прочности и стабильности свойств во времени.

Известно устройство дл  креплени  лобовых частей обмотки статора мощного турбогенератора Ј, в которой лобовые дуги креп тс  при помощи планок и радиальных т г к кронштейнам, расположенным равномерно по окружности с внешней стороны лобовых частей и скрепленным с нажимным кольцом сердечника. У данной конструкции недостаточна  жесткость креплени , т.к. кронштейны не образуют монолитной системы .

Более жестки и надежны конструкции , в которых лобовые части креп тс  при помощи планок и радиальных т г к кольцу из изол ционного материала, охватывающему лобовые части с внешней стороны и закрепленному через кронштейны на нажимном кольце сердечника. Недостатком конструкций этого типа  вл етс  высока  трудоемкость изготовлени  и сборки, необходимость изготовлени  обмотки статора с переменным шагом по окружности в зоне лобовых частей дл  размещени  радиальных т г. Кроме того, применение кронштейнов снижает общую жесткость креплени .

В отечественном устройстве, при том прототип /ЗУ, лобовые части обмотки статора электрической машины креп тс  к массивному внешнему изол ционному коническому кольцу при помощи системы упоров, радиальных и аксиальных т г, пружин и внутреннего изол ционного конического кольца. Внешнее коническое кольцо опираетс  по всей окружности непосредственно на цилиндрический выступ нажимного кольца сердечника с возможностью акси- ального перемещени  при тепловом расширении обмотки. Данна  конструкци 

обладает высокой жесткостью и стабильностью (за счет пружинного поджима) креплени  лобовых частей обмотки, обеспечивает низкий уровень вибрации и механических напр жений в проводниках.

0 Недостатком данной конструкции, как и всех упом нутых ранее,  вл етс  отсутствие специального закреплени  головок лобовых частей, содержащих массивные медные наконечники , токовые соединени , штуцеры

5 шлангов дл  подвода охлаждающей воды, усиленный слой изол ции. И хот  свободный вылет головок невелик, переменные инерционные силы, воздействующие при вибраци х на пайку элементарных провод0 ников и наконечникам, изол цию и гидравлические соединени , значительны, что определ етс  большой массой головок. Это может приводить к отдельным нарушени м пайки изол ции, герметичности гидравличе5 ских соединений и, как результат, межфазным замыкани м обмотки статора.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности креплени ,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

0 в устройстве дл  креплени  лобовых частей обмотки статора электрической машины, включающем кольцевой элемент, охватывающий лобовые части с внешней стороны, кольцевой элемент имеет кольцевой выступ,

5 охватывающий головки лобовых частей с внешней стороны, с внутренней стороны головок установлено упругое кольцо, поджимающее головки к кольцевому выступу в радиальном направлении, а в тангенциаль0 ных промежутках между головками размещены радиально ориентированные клинь . С целью обеспечени  высокой электрической прочности обмотки статора упругое кольцо, радиально поджимающее головки, и

5 клинь , установленные в тангенциальных промежутках между головками, могут быть выполнены из изол ционного матеоиала. В качестве изол ционного материала упругого кольца и клиньев может быть использо0 ван стеклотекстолит.

Возможен вариант конструкции, в котором с целью обеспечени  радиального под- жати  головок в радиальных зазорах между упругим кольцом и головками установлены

5 клинь  из изол ционного материала.

Поверхност ь упругого кольца, обращенна  к головкам, может иметь коническую форму.

Дл  обеспечени  плотного прилегани  головок к кольцевому выступу кольцевого

элемента технологические радиальные зазоры между головками и кольцевым выступом могут быть заполнены изол ционной замазкой.

В тангенциальных промежутках между головками могут быть размещены радиаль- но ориентированные шпильки с гайками из изол ционного материала, креп щие клинь  к кольцевому выступу кольцевого элемента.

Новым в данном решении  вл етс  нова  совокупность известных признаков.

Существенность отличий подтверждаетс  тем, что за счет устранени  консоль- ного вылета головок посредством дополнительного их креплени  к кольцевому выступу кольцевого элемента, охватывающего лобовые части, у конструкции по вл етс  новое свойство, которое отсутствует у известных технических решений, а именно -устранениеопасныхизгибныхдеформаций в наиболее повреждаемой зоне - у головок лобовых частей.

Это повышает жесткость и надежность креплени  лобовых частей обмотки статора.

Выполнение деталей креплени  из изол ционного материала обеспечивает высокую электрическую прочность обмотки статора. Применение в качестве такого материала стеклотекстолита, обладающего высокой механической и электрической прочностью, теплостойкостью, хорошими упругими свойствами и низкой ползучестью , обеспечивает стабильность и долговечность конструкции креплени , механическую и электрическую надежность .

На фиг. 1 показан продольный разрез устройства дл  креплени  лобовых частей обмотки статора электрической машины; на фиг. 2 показаны клинь  дл  тангенциального распора головок; на фиг. 3 - клинь  дл  тангенциального распора головок и шпильки с гайками, креп щие клинь  к кольцевому выступу кольцевого элемента,

Лобовые части обмотки 1 (фиг. 1) располагаютс  на массивном стеклотекстолито- вом кольцевом элементе 2, расклиненном в цилиндрическом выступе 3 нажимного кольца 4 сердечника 5. Поджатие лобовых частей обмотки 1 к кольцевому элементу 2 осуществл етс  при помощи внутреннего конического кольца 6, упоров 7, радиальных и аксиальных т г 8 и 9, пружин 10. Пружины 10 обеспечивают посто нство усили  сжати  лобовых частей 1 между коническими кольцами 2 и 6. Замазка 11 фиксирует относительное положение лобовых дуг в корзинке , а также, заполн   зазоры, обеспечивает

равномерное распределение давлени  на изол цию лобовых дуг.

Кольцевой элемент 2 снабжен кольцевым выступом 12, охватывающим головки 13

лобовых частей 1 с внешней стороны. Кольцо 14, установленное с внутренней стороны головок 13 и расклиненное радиально клинь ми 15, поджимает головки 13 радиально к кольцевому выступу 12, Величина

0 радиального поджати  каждой головки, как показывают расчеты, должна быть не менее 5 Q, где Q - масса головки, а величина радиальной деформации кольца 14 - не менее 2 мм.

5 Кольцо 14, как и клинь  15, может быть выполнено из немагнитного металла с высоким удельным сопротивлением, покрытого слоем высоковольтной изол ции. Однако наилучшим вариантом конструкции, обес0 печивающим одновременно электрическую и механическую надежность, технологичность изготовлени  и сборки,  вл етс  выполнение кольца 14 и клиньев 15 из стеклотекстолита,

5 Замазка 16, заполн юща  радиальные зазоры между головками 13 и кольцевым выступом 12 кольцевого элемента 2, обеспечивает плотное прилегание головок 13 к кольцевому выступу 12 и равномерное рас0 пределение давлени  по опорной поверхности .

На фиг. 2 показаны клинь  17 и 18, установленные в тангенциальных промежутках между головками 13. Клинь  17 опираютс 

5 на кольцевой выступ 12, а клинь  18, забитые с нат гом при сборке электрической ма- шины, осуществл ют тангенциальный распор головок. При этом длина окружности , на которой располагаютс  головки 13,

0 стремитс  увеличитьс , а головки 13 плотно прилегают к выступу 12. Последующа  установка упругого кольца 14 и забивка клиньев 15 создают силовое радиальное поджатие головок 13 к кольцевому выступу 12.

5 На фиг. 3 показан вариант конструкции, в которой клин 18 крепитс  к кольцевому выступу 12 при помощи шпильки 19 и гайки 20. Шпилька 19 и гайка 20 обеспечивают дополнительное поджатие и фиксацию по0 ложени  клина 18.

Целесообразно шпильки 19 и гайки 20 изготовить из стеклотекстолита, чтобы не снижать электрической прочности конструкции .

5 Во врем  работы электрической машины на лобовые части обмотки 1 статора дей- ствуют значительные переменные электродинамические силы, вызывающие вибрацию. Однако вследствие высокой собственной жесткости конических колец 2 и 6,

между которыми сжаты лобовые части 1, и жесткого закреплени  внешнего конического кольца 2 в цилиндрическом выступе 3 нажимного кольца 4 сердечника 5 уровень вибрации достаточно низок. Лобовые дуги 1, жестко закрепленные на конической поверхности внешнего кольцевого элемента 2, имеют одинаковую с ним амплитуду колебаний . Точно так же головки 13 лобовых частей 1, поджатые, к кольцевому выступу 12, име- ют одинаковую с ним амплитуду колебаний, Поскольку кольцевой выступ 12 составл ет одно целое с внешним кольцевым элементом 2, лобовые дуги 1 в районе головок 13 не испытывают переменных изгибных де- формаций и напр жений. Инерционные силы головок 13 компенсируютс  креплением к кольцевому выступу 12 и не нагружают медные проводники, пайки, корпусную изол цию . Тем самым исключаютс  усталост- ные повреждени  указанных элементов обмотки статора

Применение стеклотекстолита в качестве материала упругого кольца, клиньев, шпилек и гаек обеспечивает высокую меха- ническую и электрическую прочность креплени .

Предложенна  конструкци  отличаетс  высокой эффективностью, простотой, технологичностью .

По сравнению с прототипом предложенное устройство креплени  лобовых частей обмотки статора отличаетс  повышенной надежностью и существенно снижает веро тность аварийных остановов электрической машины из-за повреждений обмотки в районе головок лобовых частей.

Claims (7)

1. Устройство дл  креплени  лобовых частей обмотки статора электрической ма- шины, включающее кольцевой элемент, охватывающий лобовые части с внешней

стороны, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности креплени , кольцевой элемент имеет кольцевой выступ, охватывающий головки лобовых частей с внешней стороны, с внутренней стороны головок установлено упругое кольцо, поджимающее головки к кольцевому выступу в радиальном направлении, а в тангенциальных промежутках между головками размещены радиально ориентированные клинь .

2.Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что, с целью обеспечени  высокой электрической прочности обмотки статора, упругое кольцо, радиально поджимающее головки, и клинь , установленные в тангенциальных промежутках между головками, выполнены из изол ционного материала,

3.Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что в качестве изол ционного материала упругого кольца и клиньев использован стеклотекстолит.

4 Устройство по пп. 1-3, отличающеес  тем. что в радиальных зазорах между упругим кольцом и головками установлены клинь  из изол ционного материала

5.Устройство по пп. 1-4, отличающеес  тем, что поверхность упругого кольца, обращенна  к головкам, имеет коническую форму.

6.Устройство по пп. 1-5, отличаю- щ е е с   тем, что технологические радиальные зазоры между головками и кольцевым выступом заполнены изол ционной замазкой .

7.Устройство по пп. 1-6, отличающеес  тем, что в тангенциальных промежутках между головками размещены также радиально ориентированные шпильки с гайками из изол ционного материала, креп щие клинь  к кольцевому выступу кольцевого элемента.

77

20 // # 76 // /

15

К