Статор электрической машины Советский патент 1992 года по МПК H02K1/16 H02K1/18 

Фиг.. 2

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к производству и эксплуатации крупных электрических машин, например турбогенераторов.

Известна конструкция ста гора турбоге- нератора, содержащая шихтованный из листов электротехнической стали сердечник, запрессованный нажимными плитами с помощью установленных на стяжных ребрах гаек и расположенных под гайками кольце- вых прокладок.

При эксплуатации таких турбогенераторов нередко происходит ослабление прессовки сердечника, обрыв стяжных ребер, самоотвинчивание гаек, что приводит к ава- рийным остановам и вынужденным простоям генератора.

Для предупреждения названных негативных явлений используют комбинированный щуп, по глубине погружения которого между листами шихтованного пакета определяют состояние прессовки сердечника статора.

На использование комбинированного щупа невозможно в период между капи- тальными ремонтами, так как для этого необходима разборка генератора с выемкой ротора. Кроме того, использование такого устройства требует значительных затрат ручного труда, сложно поддается эвтомати- зации, не дает количественных оценок прессующего усилия, а также не позволяет судить о наличии обрывов ребер и откручивании гаек.

Наиболее близким к заявляемому явля- ется статор, включающий шихтованный из листов электротехнической стали сердечник, запрессованный нажимными плитами с помощью установленных на стяжных ребрах гаек, в качестве прокладок под гайками стяжных ребер - электроемкостный датчик давления прессовки, выполненный в виде стального кольца, на котором на электропроводной прокладке расположены пластинки, расстояние между которыми (а соответственно, и электрическая емкость) изменяется в зависимости от усилия прессовки. Однако на показания электроемкостных датчиков давления оказывают влияние помехи в линии связи и температура окру- жающей среды. Для уменьшения влияния этих факторов приходится прибегать к специальным методам, например к использованию дифференциальной схемы включения контролируемой емкости и дополнитель- ной, устанавливаемой вне зоны приложения сил. Кроме того, для уменьшения помех, возникающих в линиях связи, необходимо применять более сложные схемные решения в измерителе, что затрудняет решение

задачи. Применение, нестандартных измерительных устройств вызывает сложности метрологического обеспечения контроля усилия прессовки, поэтому получаемая информация не позволяет сформулировать однозначный вывод о состоянии диагностируемого объекта.

Цель изобретения -улучшение качества изготовления и ремонта и повышение надежности в эксплуатации путем увеличения точности и достоверности контроля состояния прессовки.

Указанная цель достигается тем, что в статоре электрической машины, включающем шихтованный из листов электротехнической стали сердечник, запрессованный нажимными плитами с помощью установленных на стяжных ребрах гаек и расположенных под гайками кольцевых прокладок, прокладки выполнены из упругой конструкционной стали с торцевыми поверхностями в виде кольцевых выступов, с внутренней и наружной цилиндрическими поверхностями, имеющими проточки, где на равном расстоянии по отношению один к другому (например, под углом 120 прикреплены тензодатчики, соединенные по мостовой или полумостовой схеме и подключенные к регистрирующим устройствам с возможностью контроля усилия прессовки и сигнализации при отсутствии усилия прессовки.

Кольцевые выступы на торцевой поверхности прокладок выполнены с наружным радиусом, меньшим радиуса наружной цилиндрической поверхности прокладок, в виде равноотстоящих один от другого сегментов, расположенных соосно с тензодат- чиками, а на середине высоты прокладок выполнены радиальные сквозные отверстия (или пазы), равноотстоящие от датчиков.

Описанное устройство позволяет с помощью измерительного инструмента - кольцевых прокладок, оснащенных тензометрами, получить количественную информацию о механическом состоянии сердечника статора. Выполнение наружного радиуса кольцевых выступов на торцевой поверхности прокладок меньшим радиуса наружной цилиндрической поверхности прокладок позволяет уменьшить погрешность измерения в случае несоосного нагружения прокладки. Выполнение радиальных отверстий или пазов в прокладках способствует уменьшению погрешности в случае неравномерности приложения силы по окружности прокладки; этой же цели служит и выполнение кольцевых выступов в виде равноотстоящих один от другого сегментов с осью симметрии, проходящей в местах наклейки датчиков.

Предлагаемое устройство выгодно отличается от известных простотой и доступностью технических решений, высокой степенью точности (1-3%) для данного класса измерений.

На фиг.1 показан сердечник статора с элементами крепления (стяжными ребрами, кольцевыми прокладками, гайками), разрез; на фиг.2 - кольцевая прокладка по оси симметрии с радиальными отверстиями в теле прокладки (узел I на фиг.1), разрез; на фиг.З изображена кольцевая прокладка со сплошным кольцевым выступом, вид сверху; на фиг.4 - то же, с кольцевыми выступами в виде сегментов, вид снизу.

В качестве примера выполнения рассмотрим реализацию предложенного устройства при изготовлении, ремонте и эксплуатации мощных турбогенераторов.

В этом случае прокладка 1 под гайку 2 стяжных ребер 3 изготавливается из конструкционной упругой стали (например, 40 X). Выполняются радиальные отверстия 4 в теле прокладки и проточки на внутренних и наружных цилиндрических поверхностях. На торцевых поверхностях выполняют кольцевые выступы 5 и 6. После этого заготовки подвергают термической закалке (например, до а 100 кг

мм2

). На проточенных цилиндрических поверхностях на расстоянии 120° один от другого накленивают активные и компенсационные тензодатчики.

Полученные силоизмерительные элементы подвергают тепловому и механическому старению (105 циклов нагрузкой 0,8 номинальной) и градуируют на тарировоч- ном стенде в диапазоне 0-300 кН.

Полученные силоизмерительные элементы устанавливают после окончания шихтовки сердечника статора на место (не снимая прессующего усилия с нажимной плиты 8 и не закручивая гаек 2). Через газоплотную муфту жгуты выводят для подсоединения измерительных и регистрирующих устройств, с помощью которых фиксируются показания каждого из силоизмеритель- ных элементов, соответствующие нулевой нагрузке. Не снимая прессующего усилия с нажимной плиты 8, закручивают гайки 2 с избыточным давлением 10-20 кН, которое контролируют с помощью соответствующих измерительных элементов. После затягивания всех гаек прессующее усилие снимают

и регистрируют остаточное давление под каждой гайкой. В дальнейшем все технологические операции, влияющие на прессовку (запечка, подпрессовка, изготовление обмотки и др.), контролирует с помощью установленных под гайками измерительных элементов.

Предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволяет улучшить качество изготовления сердечника статора крупных электрических машин, исключая уже на стадии изготовления возможные упущения в шихтовке и сборке сердечника статора.

Такое техническое решение по сравнению с прототипом дает возможность оценивать механическое состояние сердечника статора в процессе эксплуатации турбогенератора на электростанции и позволяет

благодаря этому оптимизировать сроки проведения профилактических ремонтов, что содействует повышению надежности электрических машин в эксплуатации. Формула изобретения

Статор электрической машины, включающий шихтованный из листов электротехнической стали сердечник, запрессованный нажимными плитами с помощью установленных на стяжных ребрах гаек и расположенных под гайками кольцевых прокладок, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества изготовления и ремонта, повышения надежности в эксплуатации, прокладки под гайками стяжных ребер выполнены из упругой конструкционной стали с торцевыми поверхностями в виде кольцевых выступов и с внутренней и наружной цилиндрическими поверхностями, имеющими проточки, где на равном расстоянии друг

от друга прикреплены тензодатчики, соединенные по мостовой схеме и подключенные к регистрирующим устройствам с возможностью контроля усилия прессовки и сигнализации при отсутствии усилия прессовки,

причем кольцевые выступы на торцевой поверхности прокладок выполнены с наружным радиусом, меньшим радиуса наружной цилиндрической поверхности прокладок, в виде равноотстоящих друг от друга сегментов, расположенных соосно с тензодатчика- ми, а на середине высоты прокладок выполнены радиальные сквозные отверстия, равноотстоящие от тензодатчиков.

Фиг. 1

Фив.З

б

ФигЛ