DE2130201A1

DE2130201A1 - Anordnung zur Fixierung der Staenderwicklungsstaebe elektrischer Maschinen,insbesondere bei Turbogeneratoren

Info

Publication number: DE2130201A1
Application number: DE19712130201
Authority: DE
Inventors: Georg Frankenhauser
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1971-06-18
Filing date: 1971-06-18
Publication date: 1972-12-21
Also published as: CH536040A; ZA724207B; FR2142040A1; GB1354991A; AU4359272A; US3780325A; NL7205265A

Description

KRAFTWERK TJNIOH IKIIEIiGESELIS CHAP T 4330 Mülheim-Ruhr,

Wiesenstraße 35

Unser Zeichen: PA 71/9336 Bu/El

Anordnung zur Fixierung der Standerwicklungsstäbe elektri-Bchor Maschinen, in3b. boi Turbogeneratoren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Fixierung der Standerwicklungsstäbe elektrischer Maschinen, insb. bei Turbogeneratoren, bestehend aus in den Nuten des Ständerblechpaketes angeordneten, jeweils mit einer Isolierstoffhtilse versehenen Ober- und tlnterstäben, zwischen letzteren angeordneten Stabzwischenlagen und im Bereich der Hutöffnung mit radialem Abstand zum Oberstab angeordneten, in seit-, liehe Ausnehmungen der Nutflanken einschiebbaren Haltekeilen.

Eine solche Anordnung ist bekannt (Buch "Die Isolierung großer elektrischer Maschinen"_yon H. Meyer, Springer-Yerlag 1962, S. 82, Abbildung 62). Hierbei sind Ober- und Unterstab durch die Stabzw is chen la.ge voneinander getrennt und gemeinsam mit dem auch als Nutverschlußkeil bezeichneten Haltekeil in der Nut festgelegt. Diese Ausftihrungsart ist bis zu mittleren G-eneratorleistungen anwendbar. Bei thermischer Beanspruchung kann jedoch der ursprünglich feste Sitz der Stäbe in ihre Nuten durch Setz- und Schwindbetrage im Laufe der Zeit mehr oder minder verloren gehen, und bei größeren Stromkräften würde ein Spiel der Stäbe in ihren Nuten innerhalb kurzer Zeit zur Zerrüttung des Stabverbandes und der Isolation führen. Es ist bekannt, diesen unerwünschten Erscheinungen durch Einbau von Federgliedern mit geeigneten Federcharakteristiken zu begegnen, so daß auch nach längerer Betriebszeit noch eine ausreichende Vorspannung, d. h. Pressung zwischen Nutengrund und Sta.b, erhalten bleibt (deutsche Offenlegungsschriften Nr. 1 463 872 und 1 613 236). ITach der Ietaterwähnton Veröffentlichung aind gewellte oder gebogene Blattfedern aus legiertem Titan zwischen dem Nutenvernchlußkeil und der Oberstab-Oberseits eingelegt, die in

209852/0 396

BAD ORIGINAL

PA 71/9336 - 2 -

Stablängsrichtung gewellt sind. Nach, der ersterwähnten Veröffentlichung sind gleichfalls in Stablängsriehtung gewellte Blattfedern, dio insb. aus glasfaserverstärkten! Epoxidharz bestehen, zwischen Mutνerschlußkeil und Oberstab-Oberseite, unter Zwischenschaltung von Zwischenstücken, eingefügt, wobei zusätzlich durch auf die Federbäuche v/irkende, in den Nutversohlußkeil eingeschraubte Drehstöpsel ein Nachspannen der Blattfeder vorgesehen ist. Diese bekannten Anordnungen sind noch insofern verbesserungsbedürftig, als bei gleichsinnig fließenden Stabströmen in Ober- und Unterstab die Stabkräfte und die verbleibende Vorspannung in der gleichen Richtung, nämlich in Richtung auf den Nutengrund, wirken und insb. bei hohen Stabströmen (niedrigen Nutenzahlen) zu einer beträchtlichen Druckschwellbeansprnchung im Stabverband und der Isolation führen können. Diese hohe Druckschwellbeanspruchung, die sich insb, im Bereich des Nutengrundes auswirkt, kann durch sogenannte Nutgrund streifen praktisch kaum vermindert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu beseitigen, d. h. eine Anordnung zur Fixierung der Ständerwicklungsstäbe elektrischer Maschinen, insb. bei Turbogeneratoren, der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher auch bei hohen Stabströmen die Druckschwellbeanspruchung auf den Untersta,b in zulässigen Grenzen bleibt. Gegenstand der Erfindung ist nunmehr eine Anordnung zur Fixierung der Ständerwicklungsstäbe elektrischer Maschinen, insb. bei Turbogeneratoren, der eingangs näher definierten Art, bei welcher zwischen die Haltekeile und den Oberstab Blattfedern sowie Zwischenstücke eingefügt sind, über welche auf den Oberstab ein radialer Haltedruck ausübbar ist. Die Erfindung besteht darin, daß die Stabawischenlagen zwischen dem Ober- und dem Unterstab als Zuaatr,-Ha.ltekeile mit zugehörigen Blattfedern und Zwischenstücken ausgeführt sind, wobei mittels der'Zuaatzhaltekeile und der in einem radialen Zwischenraum zwischen den Zusatzhaltekeilen ünJ der Unter-.., stab-Oberseite' angeordneten zugehörigen Blattfedern und JJwi-

209852/0396

BAD ORIGINAL " ' "

PA 71/9336

seilen atiioke ein radialer Haltedruck auf den Unter stab unabhängig vom Oberstab aueübbar ist. Durch, diese getrennte' Verkeilung bzw. Festlegung von Ober- und Unterstab wird nunmehr der Setzbetrag durch zwei Federn ausgeglichen, die in ihrer Charakteristik bzw. Vorspannung auf die jeweiligen Stabkräfte abgestimmt werden können. Die Kräfte des Oberstabes wirken nun nicht mehr zusätzlich auf den Unterstab. Das ergibt eine Verminderung der Druckschwellbeanspruchung.

Besonders vorteilhaft ist es bei einer Anordnung mit in Stablängs- oder Sta.bquerricb.tung gewellten Blattfedern und unterseitig sowie ggf. oberseitig der Blattfedern angeordneten Füllstreifen als Zwischenstücke im Bereich des'oberen Halte- ™ keiles, wenn a.uch im radialen Zwischenraum zwischen dem Zusatzhaltekeil und der Unterstab-Oberseite in Stabquer- oder Stablängsrichtung gewellte Blattfedern mit unterseitigen und ggf. oberseitigen Füllstreifen vorgesehen sind.

Anhand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die einzige Fig. zeigt: in einem Querschnitt den Ober- und Unterstab der Ständerwicklung eines Turbogenerators, eingelegt in die zugehörige axial verlaufende Nut des Standerblechpaketes, mit der zugehörigen FixieranOrdnung.

Mit 1 ist das Ständerblechpaket einer elektrischen Hochspannungsmaschine, in diesem Falle eines iCurbogenerators, bezeichnet, das am inneren Umfang seiner Bohrung 1a mit radial und axial verlaufenden Nuten 2 versehen ist. In diese Huten 2, von denen nur eine dargestellt ist, sind die jeweiln mit einer Isolierstoffhülse 3 versehenen Ober- und Unterstäbe eingelegt, und zwar der Oberstab 4, .auch als Bohrungsstab bezeichnet, und der Unterstab 5, auch als Eückenfitab bezeichnet. Zwischen Ober- und Unterstab 4, 5 ist die aus Isoliermaterial bestehende Stabzwisohenlage 6 angeordnet und im Bereich der Nutöffnung 2a ist rait radialem Abstand r zum Oberstob 5 der'IIaltoko.il 7 (auch als Nutverschlußkeil bezeichrK'1;) in ην j nl gerichtete Ausnehmungen 8 der K

209852/0396

gen 8 der Kutiliinkcn 209852/0396 - 4 -·

BAD ORfGlNAL

PA 71/9336

2b eingeschoben .-Der Haltekeil 7 besteht a.us mehreren axial aneinandergereihten-Haltekeilstücken . Die Ausnehmungen .8 sind so geformt, daß sich der Haltekeil 7 -an ihnen in radialer Richtung abstützen kann und auf den Oberstab 3 einen radialen Anpreßdruck ausüben kann, wobei zwischen dem Haltekeil 7 und der Oberstab-Oberseite 4s." in Stabquerrichtung gewellte Blattfedern bzw. Blattfederstücke 9 sowie Zwischenstücke 10 eingelegt sind. Der unter Spannung der Blattfeder 9 eingetriebene Haltekeil 7 übt somit über die Blattfeder 9 einen Anpreßdmck auf den Stab 4 aus, der auch bei gewissen ^Setzerscheinungen ckr Isolierstoffhülse 3 und/oder des Keiles 7 im wesentlichen erhalten bleibt, wobei die Zwischenstücke 10 der gleichmäßigen Verteilung des Anpreßdruckes auf die Sta.boberfläche dienen. Auch an der Oberseite der Blattfeder 9, d. h. zwischen letzterer und dem Haltekeil 7, ka.nn eine weitere (nicht dargestellte) Zwischenlage vorgesehen sein. Die Stäbe 4₅ 5 sind insb. Roebelstäbe-mit Teilleitern 11, die zum Zwecke der Flüssigkeitskühlung mit Kühlkanälen 12 versehen sind. Zwischen den einzelnen leilleitern 11 ist naturgemäß eine (nicht dargestellte) Teilleiter-Isolation vorgesehen/Zwischen der Unterstab-TJnterseite 5b und dem Wutengrund 2c ist noch eine Wut engrund einlage 13, aus Isolierstoff bestehend, angeordnet. Die Stabzwischenlage 6 zwischen dem Oberstab 4 und dem Unterstab 5 ist, wie ersichtlich, als Zusatz-Haltekeil ausgebildet, welche analog wie der obere Haltekeil 7 in Wütenlängska.näle 8' der Wut flanken 2b axial eingefügt ist. Dieser Zusatzhalte·- keil 6 übt über die Blattfeder 9' und das Zwischenstück 10' einen radialen Haltedruck auf den Unterstab 5 aus, welcher praktisch unabhängig von den am Oberstab 4 angreifenden radialen Kräften ist, d. h. einerseits den radialen Haltekräften des Haltekeiles 7» andererseits den Stromkräften. Legt man die durch die Pfeilrichtung 14 bzw. 14' bei Ober- und Unterstab 4, 5 bezeichnete Stromflußriclttung zugrunde, so wirken auf den Ober stab 4 die elektromagnetischen Kräfte P-_r und auf den Unterstab 5 die elektromagnetischen Kräfte Ρ_ττ^ '

209852/0396 __Γι_

BAD ORIGINAL

PA 71/9336 - 5 -

Da beide Stäbe 4,5 vom Stabstrom in der gleichen Richtung durchflössen werden, wirken zwischen beiden zunächst einmal anziehende Stromkräfte. Außerdem ist aber das mit beiden Stäben verkettete Hagnetfeld 15 zu beachten, welches eine resultierende radiale Anpreßkraft in Richtung auf den Nutengrund für beide Stäbe ergibt. Wie es durch die Kraftpfeile 16 und 16' verdeutlicht ist, nimmt jedoch der Zusatzhaltekeil 6 die Kräfte des Oberstabes 4 auf, und am Nutengrund 13 des Unterstabes 5 wirken lediglich die an diesem Teilstab wirkenden Kräfte 16·.

Die Blattfedern 9, 9' können außer der dargestellten Querwellung auch längagewellt sein, ferner kann an der Oberseite der Blattfeder 9' ein weiterer Füllstreifen angeordnet sein, welcher ebenso wie beim Oberstab 4 das axiale Eintreiben des Haltekeiles 6 erleichtert. In üblicher Weise bestehen die [Seilleiter 11 aus Kupfer, die Stabha.upti8ola.tion 3 aus mehreren Lagen epoxidharsgetränkten G-limmer-Bandes, die Haltekeile 7 bzw. 6 ζ. B. aus glasfaserverstärkten Epoxidharz mit nur geringem Schrumpf, die Blattfedern ebenfalls aus glasgewebeverstärkten Epoxidharz-Formpreßteilen, und die Zwischenlagen aus geeigneten isolierenden Kunststoffen.

2 Ansprüche
1 Fig.

20 9852/0398 - 6 -

BAD ORIGINAL

Claims

PA 71/9336

Pat ent an spräche

/i.) Anordnung zur Fixierung der Stand erwicklungs stäbe elektrischer Maschinen, insb. bei Turbogeneratoren, bestehend a.u« in den Uuten des Stand er blechpaketea angeordneten, jeweils mit einer Isolierstoffhülse versehenen Ober- und Unterstäben, zwischen letzteren angeordneten Stabzw lachen lagen und im Bereich der Hutöffnung mit radialem Abstand bum Oberstab angeordneten, in seitliche Ausnehmungen der Hutflanken einschiebbaren Ilaltekeilen, wobei zwischen die Haltekeile und den Oberstab Blattfedern sowie Zwischenstücke eingefügt sind, über welche auf den Obersta/b ein radialer Haltedruck ausübbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabzwischenlagen zwischen dem Ober- und dem Unterstab als Zusatz-Haltekeile mit zugehörigen Blattfedern und Zwischenstücken ausgeführt sind, wobei mittels der Zusatzhaltekeile und der in einem radialen Zwischenraum zwischen den Zusatzhaltekeilen und der Unterstab-Oberseite angeordneten zugehörigen Blattfedern und Zwischenstücke ein radialer Haltedruck auf den Unterstab unabhängig vom Oberstab ausübbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, mit in Stablängs- oder Stabquerrichtung gewellten Blattfedern und unterseitig sowie ggf. oberseitig der Blattfedern angeordneten !füllstreifen als Zwischenstücke im Bereich des oberen Haltekeils, da.~ durch gekennzeichnet, daß auch im radialen Zwischenraum zwischen dem Zusatzhaltekeil und der Unterntab-Oberseite in Stabquer- oder Stablängsrichtung gewellte Blattfedern mit unterseitigen und ggf. oberseitigen Füllstreifen vorgesehen sind.

BAD ORIGINAL 209852/0396