DE2703365B2 - Arrangement for fastening winding heads to the stator of an electrical machine - Google Patents
Arrangement for fastening winding heads to the stator of an electrical machineInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs!. «The invention relates to an arrangement for fastening winding heads according to the preamble of the claim !. «
Die Wickelköpfe der Statorwicklung eines Turbogenerators sind vielfältigen Einflüssen unterworfen, die durch die Wirkung elektromagnetischer Wechselkräfte, Wärmedehnungen und eine ständige Änderung des Spannungs-Zustandes, bestimmt durch Kriechdehnung v> und Spannungsschwund in den aus nichtmetallischen Werkstoffen ausgeführten Befestigungsteiten gekennzeichnet sind. Die angegebenen Einflußgrößen bedingen die komplizierte konstruktive Lösung der Aufgabe in bezug auf die sichere und stabile Befestigung der Wickelköpfe einer Wicklung.The end windings of the stator winding of a turbo generator are subject to a variety of influences, which are characterized by the effect of alternating electromagnetic forces, thermal expansion and a constant change in the stress state, determined by creep strain v> and stress loss in the fastening surfaces made of non-metallic materials. The specified influencing variables cause the complicated structural solution of the task with regard to the secure and stable fastening of the end windings of a winding.
Die wichtigsten schädigenden Einflußgrößen für die Wickelköpfe einer Wicklung sind die elektromagnetischen Wechselkräfte, die auf die Wickelkopfbögen einwirken. Die Schwingungen der Wickelköpfe führen zu Störungen der Lötung in den Verbindungsstellen der Stäbe, zur Aufreibung und Quetschung der Isolation an den Befestigungsstellen und am Austritt aus der Nut sowie zu Ermüdungsbeschädigungen der Kupferleiter. Schwingungen der Wickelköpfe können nur durch eine starre Außenbefestigung derselben gewährleistet werden. The most important damaging factors influencing the end windings of a winding are electromagnetic Alternating forces that act on the end winding arches. The vibrations of the winding heads lead to disturbances of the soldering in the connection points of the rods, to rubbing and crushing of the insulation the fastening points and at the exit from the groove as well as fatigue damage to the copper conductors. Vibrations of the winding heads can only be guaranteed by a rigid external attachment of the same.
der Befestigung von Wickelköpfen einer Wicklung zwei Verfahren; durch das Einklemmen der Wickelköpfe zwischen konischen Rächen von zwei Isolierringen und durch das Vergießen der Wickelköpfe mit einer polymerisationsfahigen Masse, welche die Wickelköpfe mit der Druckplatte des Eisenkerns oder mit einem äußeren Isolierring verbindet. Die Befestigung der Wickelköpfe nach dem zweiten Verfahren, erschwert wesentlich die Reparatur der Wicklung.the attachment of winding heads of one winding two Procedure; by clamping the end windings between conical surfaces of two insulating rings and by potting the winding heads with a polymerizable compound, which the winding heads with the pressure plate of the iron core or with an outer insulating ring. The attachment of the Winding heads using the second method make repairing the winding much more difficult.
Unter den nach der ersten von den vorgenannten Varianten ausgeführten Konstruktionen ist eine Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen einer Statorwicklung bekannt (vgl. z. B. GB-PS 11 27 916), in der der innere Isolierring sich gegen die Innenfläche der Wickelköpfe abstützt und in axialer Richtung durch Schrauben aus unmagnetischem Werkstoff befestigt wird, die in die Befestigungsteile der Stirnflächenzone des Statorkerns eingeschraubt sind. Diese Bau-irt weist folgende Nachteile auf:Among the constructions carried out according to the first of the aforementioned variants is an arrangement for fastening winding heads of a stator winding known (cf. z. B. GB-PS 11 27 916), in which the inner insulating ring is supported against the inner surface of the end windings and through in the axial direction Screws made of non-magnetic material is fastened, which in the fastening parts of the end face zone of the stator core are screwed in. This Bau-irt shows the following disadvantages:
a) starre Festlegung der axialen Lage des inneren Isolierrings in bezug auf den Statorkern ohne Berücksichtigung der Axialverschiebung des Nutenteils der Wicklung infolge Wärmedehnung, hervorgerufen durch verschiedene Temperaturena) rigid definition of the axial position of the inner insulating ring in relation to the stator core without Consideration of the axial displacement of the slot part of the winding due to thermal expansion, caused by different temperatures
' Una unterschiedliche lineare Ausdehnungskoeffizienten von Kupfer und Stahl, was zu einer Schwächung orfer Deformation der Befestigung führen kann;'Una different linear expansion coefficients of copper and steel, resulting in a weakening orfer deformation of the fastening can lead;
b) Möglichkeit einer Zugwirkung auf die Befestigungsteile des Kerns durch die den Ring festhaltenden Schrauben und einer Minderung der Druckkräfte auf das aktive Eisen in der Zahnzone des Kerns.b) Possibility of a tensile effect on the fastening parts of the core by the retaining parts of the ring Screws and a reduction in the compressive forces on the active iron in the tooth zone of the Core.
Es ist auch eine Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen einer Statorwicklung zwischen zwei Isolierungen bekannt (vgl. z.B. FR-PS 13 66 320, inhaltsgleich mit DE-OS 14 63 796), in der die Wickelköpfe durch an die konischen Flächen der Wickelköpfe an der Innenseite (an der Bohrungsjdte), zwischen den Wicklungslagen und von außen anliegende Laschen zusammengespannt werden. Die an der Innenfläche anliegenden Laschen stützen sich am Innenring ab, der in diesen in axialer Richtung durch Paßfedern fixiert ist. Die Wickelköpfe werden durch Keile eingeklemmt, die zwischen dem äußeren Isolierring und den von außen an die Wickelköpfe anliegenden Laschen eingesetzt sind. Sämtliche Laschen werden in axialer Richtung durch Vorsprünge festgehalten, die sich gegen die Isolation der Wicklungsstäbe an ihren Krümmungsstellen im Wickelkopf abstützen. Dieser Aufbau weist folgende Nachteile auf:It is also an arrangement for securing end turns of a stator winding between two Insulations known (see, for example, FR-PS 13 66 320, identical in content with DE-OS 14 63 796), in which the winding heads through to the conical surfaces of the winding heads on the inside (on the Bohrungsjdte), between the Winding layers and straps lying on the outside are clamped together. The one on the inner surface adjacent tabs are supported on the inner ring, which is fixed in this in the axial direction by parallel keys. The winding heads are clamped by wedges, which are connected between the outer insulating ring and the outside the winding heads adjacent tabs are used. All tabs are through in the axial direction Protrusions held against the insulation of the winding bars at their points of curvature in the Support the winding head. This structure has the following disadvantages:
a) Vielgliedrigkeit, eine große Anzahl von Isolierteilen und mögliches Aufheben der Befestigung bei im Betrieb unvermeidlichen Änderungen der Abmessungen und der gegenseitigen Lage der Befestigungsstelle; a) Multi-linkage, a large number of insulating parts and possible removal of the attachment in the case of im Operation inevitable changes in the dimensions and mutual location of the point of attachment;
b) mögliche Störung der elektrischen Wirksamkeit der Wicklungsstäbeisolation durch die Laschenvorsprünge. b) possible interference with the electrical effectiveness of the winding bar insulation due to the tab projections.
Der Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, die Anordnung zur Befestigung der Wickelköpfe der Statorwicklung einer elektrischen Maschine so auszuführen, daß eine starre Verbindung der Wickelköpfe mit der Druckplatte des Kerns in radialer Richtung bei möglicher axialer Verschiebung der Wickelköpfe als Ganzes gegenüber der Druckplatte des Kerns ohne Störung der Isolation an den Wickelköpfen und der Zusammenpressung des aktiven Statoreisens durch dieThe invention is based on the object, the arrangement for fastening the end windings Execute stator winding of an electrical machine so that a rigid connection of the winding heads with the pressure plate of the core in the radial direction with possible axial displacement of the winding heads than Whole compared to the pressure plate of the core without disturbing the insulation on the winding heads and the Compression of the active stator iron by the
Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß durch die im Anspruch I gekennzeichneten Merkmale gelöst.According to the invention, this task is carried out by the im Claim I characterized features solved.
Die Vorzüge der vorgeschlagenen Anordnung bestehen darin, daß sie eine hohe Steifigkeit und eine geringe Schwingungsneigung der Wickelköpfe der Statorwicklung gewährleistet, da die Wickelköpfe zwischen zwei starren Isolierringen fest eingeklemmt sind. Dabei ist die Möglichkeit ihre* axialen Verschiebung in erforderlichen Grenzen gemeinsam mit den Isolierringen als Ganzes gegenüber der Druckplatte des Statorkems zwecks eines Ausgleichs der ungleichmäßigen Wärmedehnung des Kerns und des Nutenteils der Wicklung unter Beibehaltung der Starren Verbindung mit der Druckplatte in radialer Richtung gewährleistet Außerdem wird bei dieser Bauatt die Unversehrtheit der Wicklungsisolation nicht gestört, da die die Isolierringe zusammenziehenden Elemente mit der Wicklungsisolation nicht verbunden sind. Es wird auch die Urnpressung der Stirnflächenzone des Kerns nicht gestört, weil die axiale Komponente der die isoüerringe zusammenziehenden Kraft auf die Druckplatte und den Fysenkern nicht übertragen wird.The advantages of the proposed arrangement exist in that they have a high rigidity and a low tendency to vibrate in the end windings of the stator winding guaranteed, as the winding heads are firmly clamped between two rigid insulating rings. Here is the Possibility of their * axial displacement within the required limits together with the insulating rings as The whole opposite the pressure plate of the stator core to compensate for the uneven thermal expansion of the core and the slot part of the winding while maintaining the rigid connection with the Pressure plate guaranteed in the radial direction In addition, the integrity of the is in this Bauatt Winding insulation not disturbed because the insulating rings contracting elements are not connected to the winding insulation. It also becomes the blackmail the end face zone of the core is not disturbed because the axial component of the pulling the insulating rings together Force is not transferred to the pressure plate and the core of the feces.
Gemäß einer der Ausführungsvarianten der Erfindung sind die Druckstützen mittels Radialzugstangen an den Druckbolzen gelenkig befestigtAccording to one of the embodiment variants of the invention, the pressure supports are attached by means of radial tie rods articulated the pressure pin
Es ist auch möglich, die Druckstützen mittels Radialzugstangen an der Druckplatte zu befestigen.It is also possible to attach the pressure supports to the pressure plate using radial tie rods.
Zweckmäßig ist, an den Axialzugstangen an der Seite der äußeren Stirnfläche des inneren konischen Ringelemerits Federn zwecks eines stabilen Andrucks des inneren konischen Ringelements gegen die Wickelköpfe der Wicklung so anzuordnen, daß die Andriickkraft bei eventuellen, im Laufe des Betriebs der elektrischen Maschine entstehenden unelastischen Verformungen λ oder Verschiebungen der Teile nicht abnimmt.Is expedient to arrange so the Axialzugstangen on the side of the outer end face of the inner conical Ringelemerits springs for the purpose of a stable press sheet of the inner conical ring member against the winding heads of the winding, that the Andriickkraft case of possible, during the operation of the electric machine resulting inelastic deformation λ or displacements of the parts does not decrease.
Im weiteren wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie annand beigelegter Zeichnungen erläutert Es zeigtThe invention is further attached by the description of exemplary embodiments and annand Drawings explained It shows
F i g. 1 die Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen der Statorwicklung für einen Turbogenerator hoher Leistung gemäß der Erfindung, Längsschnitt, undF i g. 1 shows the arrangement for fastening end windings of the stator winding for a turbo generator high performance according to the invention, longitudinal section, and
F i g. 2 eine andere Ausführungsvariante der Anordnung, LängsschnittF i g. 2 another embodiment of the arrangement, longitudinal section
Die Anordnung zur Befestigung von Wickelkopftei- ·γ» len der Stabwicklung einer elektrischen Maschine enthält zwei konische Ringelemente 1, 2 (Fig. 1) aus einem Isolierwerkstoff, z. B. aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder aus Schichtpreßholz. Die Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 des Stators stützen sich an der konischen Innenfläche des äußeren Ringelements 1 ab und werden an dieses mit Hilfe des inneren konischen Ringelements 2 angedrückt Die Stäbe der Wicklung 4 sind in die Nuten des geblechten Statorkems 5 eingelegt. An den beiden Stirnflächen des Kerns 5 sind Druckplatten 6 angeordnet, weiche das Zusamir.endrükken der Pakete des geblechten Statorkems in axialer Richtung bewerKStelligen und eine Druckplatte 6 sowie mit der Druckplatte 6 verbundene Druckbolzen 7 beinhalten.The arrangement for fastening the winding head parts of the rod winding of an electrical machine contains two conical ring elements 1, 2 (FIG. 1) made of an insulating material, e.g. B. made of glass fiber reinforced plastic or laminated wood. The winding heads 3 of the winding 4 of the stator are supported on the conical inner surface of the outer ring element 1 and are pressed against this with the aid of the inner conical ring element 2. Pressure plates 6 are arranged on the two end faces of the core 5, which make it possible to compress the packets of the laminated stator core together in the axial direction and include a pressure plate 6 and pressure bolts 7 connected to the pressure plate 6.
Das äußere Ringelement t ist an der Druckplatte 6 so befestigt, daß es gegenüber dem Kern 5 bei Wärmeverformungen der Wicklung 4 und des Kerns 5 axial verschiebbar ist Das innere konische Ringelement 2 stützt sich mit seiner konischen Außenfläche an den Wickelköpfen 3 der Wicklung 4 an der Bohrungsseite ab und wird mit Hilfe vri in den öffnungen des Ringelements 2 angeordneten Axialzugstangen 8 festgehalten. Jedoch können die Axialzugstangen 8 auch an der zylindrisehrn Innenfläche des Ringelsments 2 angebracht sein. Die Axialzugstangen 8 sind aus einem unmagnetischen Metall oder aus einem Isolierstoff ausgeführt Diese Axialzugstangen 8 sind mit dem einen Ende an der äußeren Stirnfläche des konischen Ringelements 2 befestigt, während sie am anderen Ende mit aus einem Isolierwerkstoff ausgeführten und zwischen den Stäben der Wicklung 4 am Austritt derselben aus den Nuten des Kerns 5 angeordneten Druckstützen 9 gelenkig verbunden sind.The outer ring element t is attached to the pressure plate 6 so that it is opposite to the core 5 in the event of heat deformation of the winding 4 and the core 5 is axially displaceable. The inner conical ring element 2 is supported with its conical outer surface on the end windings 3 of the winding 4 on the bore side and with the help of vri in the openings of the Ring element 2 arranged axial tie rods 8 held. However, the axial tie rods 8 can also on the cylindrical inner surface of the ring segment 2 to be appropriate. The axial tie rods 8 are made of a non-magnetic metal or an insulating material This axial tie rods 8 are carried out with one end on the outer face of the conical Ring element 2 attached, while at the other end it is made of an insulating material and executed arranged between the bars of the winding 4 at the exit of the same from the grooves of the core 5 Pressure supports 9 are articulated.
Die Druckstützen 9 stützen sich gelenkig in einer ringförmigen Aussparung 10 in der dem Kern 5 zugewandten Stirnfläche des äußeren konischen Ringelements 1 ab und werden mit Hilfe von aus unmagnetischem Stahl ausgeführten und im Bereich der Stirnflächenzone des Kerns 5 angeordneten Radialzugstangen 11 festgehalten. Jede Radialzugstange 11 ist mit dem einen Ende in der Deckstütze 9 und mit dem anderen Ende am Druckbolzen 7 gele:-'tig befestigt Die Radialzugstangen 11 bilden gemeinsam mit den Druckstützen 9 Elemente, die die axiale Beanspruchung aufzunehmen imstande sind.The pressure supports 9 are supported in an articulated manner in an annular recess 10 in the core 5 facing end face of the outer conical ring element 1 and are made with the help of made of non-magnetic steel and arranged in the area of the end face zone of the core 5 radial tie rods 11 recorded. Each radial tie rod 11 is with one end in the deck support 9 and with the the other end on the pressure pin 7: - 'tig fastened the Radial tie rods 11 form together with the Pressure supports 9 elements that are able to absorb the axial stress.
Zwischen den konischen Oberflächen der äußeren Ringelemente 1, der inneren Ringelemente 2 und den Wickelköpfen 3 der Wicklung 4 sind elastische Zwischenlagen 12 aus einem sich verformenden Werkstoff zwecks gleichmäßiger Verteilung der seitens der Ringelemente 1, 2 auf den Wickelkopf 3 einwirkenden Druckkraft angeordnetBetween the conical surfaces of the outer ring elements 1, the inner ring elements 2 and the End windings 3 of the winding 4 are elastic intermediate layers 12 from a deforming Material for the purpose of uniform distribution of the ring elements 1, 2 on the winding head 3 acting compressive force arranged
Zum Ausgleich der im Laufe des Betriebs unvermeidlichen Verschiebungen des konischen Ringelementes 2, die durch Schwinden und Verdichten der Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 sowie durch Wärmeverformungen hervorgerufen werden, sind unter der Mutter 13 der Axialzugstangen 8 an der Seite der äußeren Stirnfläche des inneren Ringelementes 2 Federn 14 eingesetzt, die eine konstante Andrückkraft des inneren Ringelements 2 gewährleisten.To compensate for the unavoidable displacements of the conical ring element 2 in the course of operation, the shrinkage and compression of the end windings 3 of the winding 4 and heat deformation are caused are under the nut 13 of the axial tie rods 8 on the side of the outer end face of the inner ring element 2 springs 14 are used, which provide a constant pressing force of the inner ring element 2 guarantee.
In Fig.2 ist eine Anordnung zur Befestigung von WicL'?.lköpfen der Statorwicklung einer elektrischen Maschine dargestellt, bei der die Radialzugstangen 11 in der Druckplatte 6 des Kerns 5 befestigt sind.In Fig.2 is an arrangement for attaching WicL '?. Heads of the stator winding of an electrical Machine shown in which the radial tie rods 11 in the pressure plate 6 of the core 5 are attached.
Beim Betrieb des Turbogenerators haben die starr zwischen den beiden konischen Ringekmenteii 1, 2 eingespannten und sich auf die Druckplatte 6 des Kerns 5 über das äußere Ringelement 1 abstützenden Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 keine Möglichkeit, sich unter Einwirkung der elektrodynamischen Wechselbeanspruchungen zu verformen und gegenseitig zu verschieben.When the turbo generator is in operation, the two conical ring elements 1, 2 are rigid clamped and supported on the pressure plate 6 of the core 5 via the outer ring element 1 End winding 3 of the winding 4 no possibility of changing under the action of the alternating electrodynamic loads to deform and move each other.
Die Kraft, die das konische innere Ringelement 2 an die Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 andrückt, wird auf das konische äußere Ringelement 1 über folgende kraftschlüssige Kette übertragen: inneres Ringelrment 2 — Axialzugstange 8 — Druckstütze 9 — äußeres Ringelement 1 — Wickelkopf 3 — inneres Ringelement 2. Die Radialkraft in der Druckstütze 9 wird durch die Radialkraft in der pendelnden Radialzugstange 11, welche die axiale Verschiebung der Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 gemeinsam mit dem konischen äußeren Ringelement 1 und dem konischen inneren ^lingelement 2 gegenüber der Druckplatte 6 des Kerns 5 nicht behindert, ausgeglichen.The force that presses the conical inner ring element 2 against the end windings 3 of the winding 4 is applied to the Conical outer ring element 1 transferred via the following frictional chain: inner ring element 2 - Axial pull rod 8 - pressure support 9 - outer ring element 1 - winding head 3 - inner ring element 2. The radial force in the pressure support 9 is determined by the radial force in the oscillating radial tie rod 11, which the axial displacement of the winding heads 3 of the winding 4 together with the conical outer Ring element 1 and the conical inner ^ ring element 2 with respect to the pressure plate 6 of the core 5 not hindered, balanced.
Die Kraftelemente ,Zugstangen 8,11 und Druckstutzen 9), die den axialen Andruck des äußeren Ringelements 1 und des inneren Ringelements 2 gegeneinander bewerkstelligen, sind mit der Wicklung 4The force elements, tie rods 8, 11 and pressure ports 9), the axial pressure of the outer ring element 1 and the inner ring element 2 accomplish against each other, are with the winding 4
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des Stators nicht verbunden, ergeben keine zusätzliche Die Federn 14 ermöglichen eine Regelung derof the stator not connected, result in no additional The springs 14 allow regulation of the
Beanspruchung der Wickelköpfe 3 und beeinträchtigen Andrückkraft der Wickelköpfe 3 der Wicklung 4Stress on the winding heads 3 and impair the pressing force of the winding heads 3 of the winding 4
die Zusammenpressung des aktiven Eisens in der zwischen den konischen Ringelementen 1,2.the compression of the active iron in the area between the conical ring elements 1,2.
Stirnflächenzone des Kerns 5 nicht, da in der Die vorgeschlagene Anordnung zur Befestigung vonEnd face zone of the core 5 not because in the proposed arrangement for fastening of
Radialzugstange 11 keine axiale Kraftkomponente ί Wickelköpfen der Statorwicklung einer elektrischenRadial tie rod 11 no axial force component ί end windings of the stator winding of an electrical
vorhanden ist. Maschine ist betriebssicher und fertigungsgerecht.is available. The machine is operationally safe and ready for production.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
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| OAM | Search report available | ||
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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