警示:這些問題處理不好就不要做高壓電機!


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有一個團隊到企業參觀,對高壓電機線圈製作的過程頗感興趣,而對於一層又一層絕緣的包紮過程覺著特別不可思議。著實,高壓電機線圈的加工是非常繁瑣的工藝,即使採用了自動化的設備,總有一些環節需要手工一下一下的完成。其實每一項認為繁瑣的內容都有其必要性的道理,今天Ms.參與各位分享一下定子繞組緊固的理論要求,也許對於製造過程的內容也就見怪不怪了。


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定於繞組在運行中受到電磁力的作用,當出線端發生突然短路時,電磁力將增大數十倍。此外高壓電機的線圈與槽壁如接觸不良,將出現電容放電,產生電腐蝕作用,立式電機還須防止線棒下沉。因此,定子繞組也必須採取可靠的緊固措施。


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1槽內線棒所受的電磁力及其緊固

鐵心槽內線棒所受的電磁力正比於上、下層線棒電流的乘積及槽內線棒長度;而反比於定子槽寬。力的作用方向為當同槽線棒中的電流方向相同時,電磁力將兩層線棒均壓向槽底;當槽內兩層線棒中的電流方向相反時,電磁力將上層線棒壓向槽楔,下層線棒壓向槽底。同槽線棒如果是同一相的,則電流方向總是相同的;當相電流達到幅值時,作用於線棒的電磁力達到最大值;同槽線棒如果是異相的,則電流方向有時相同,有時相反,作用於線棒的電磁力總是小於上述的最大值。根據計算結果,一臺10萬千瓦的發電機在正常運行時,作用於下層線棒每釐米長度上的電磁力約為20牛,作用於上層線棒每釐米長度上的電磁力約為15牛。若單相突然短路時,不計及磁路飽和效應,該電磁力約可達正常運行時的120倍;如計及飽和效應,約為70倍。

在大型汽輪發電機中,定子線棒的槽內緊固常採用下列三種結構方式;

(1)槽口用對頭楔楔緊,並墊以彈性波紋墊條,槽底及層間墊以半導體適形材料製成的墊條。槽內線棒嵌入後需壓型,並進行固化。

(2)採用填料固定,下線前放入薄襯墊,並塗半導體填料,下層線棒嵌入後將填充滿間隙,嵌上層線棒。槽內線棒經壓緊後,要進行固化。

(3)槽口以對頭楔楔緊,側面採用“擴槽斜模”方法楔緊。即在鐵心壓裝時,每疊夠一定長度(300~500毫米)便疊上一段擴大了槽形的鐵心,線圈嵌入槽後,在其側面打入半導體的斜楔,這種結構不需要固化。


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2定子繞組端部緊固

對於高壓、高速的大型電機,一般端部都伸出較長,因而受到較大的機械力。特別是突然短路所產生的電磁力,可達到穩態時的百倍以上,它使繞組端部承受彎曲力矩,其最大的彎曲力矩產生在繞組出槽口處。不僅是突然短路時,就是在運行過程中的負載變動,也將對繞組端部產生衝擊應力。如果繞組端部未經可靠地緊固,則槽口處的繞組絕緣,由於不斷的小衝擊,將會發生經常性的振動,使絕緣受傷、脫落、甚至破裂,造成高壓擊穿事故。所以繞組端部在軸向、徑向和切向都必須可靠地緊固。


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定子繞組線棒出槽口處可用梳齒形板或對頭斜楔絕緣塊固定。

對於中小容量汽輪發電機,繞組端部可以用經過浸漬處理的無緯玻璃絲繩、滌玻繩或滌綸帶綁紮在端箍上,線圈之間用墊塊墊實,再用滌綸帶紮緊。為防止渦流發熱,繞組端部支承件大都採用非磁性材料。


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對於大容量發電機或線負荷較高(水內冷電機)的發電機,定子繞組的端部採用絕緣壓板固定在絕緣支架上的結構。

為允許定子繞組線棒對鐵心有相對位移的可能,有些大容量發電機採用在軸向能夠隨動的端部固定結構。

對於大型水輪發電機,為防止線棒下沉,對端部的襯塊、間隔塊、端箍、壓板等與線棒的接觸面,以及上、下層線棒之間均採用環氧滌綸氈適形材料,或用浸環氧膠粘劑的滌綸氈束加以固定。

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