做高压电机这些问题必须处置到位!

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做高压电机这些问题必须处置到位!

定于绕组在运行中受到电磁力的作用,当出线端发生突然短路时,电磁力将增大数十倍。此外高压电机的线圈与槽壁如接触不良,将出现电容放电,产生电腐蚀作用,立式电机还须防止线棒下沉。因此,定子绕组也必须采取可靠的紧固措施。

1槽内线棒所受的电磁力及其紧固
铁心槽内线棒所受的电磁力正比于上、下层线棒电流的乘积及槽内线棒长度;而反比于定子槽宽。力的作用方向为当同槽线棒中的电流方向相同时,电磁力将两层线棒均压向槽底;当槽内两层线棒中的电流方向相反时,电磁力将上层线棒压向槽楔,下层线棒压向槽底。同槽线棒如果是同一相的,则电流方向总是相同的;当相电流达到幅值时,作用于线棒的电磁力达到最大值;同槽线棒如果是异相的,则电流方向有时相同,有时相反,作用于线棒的电磁力总是小于上述的最大值。根据计算结果,一台10万千瓦的发电机在正常运行时,作用于下层线棒每厘米长度上的电磁力约为20牛,作用于上层线棒每厘米长度上的电磁力约为15牛。若单相突然短路时,不计及磁路饱和效应,该电磁力约可达正常运行时的120倍;如计及饱和效应,约为70倍。

在大型汽轮发电机中,定子线棒的槽内紧固常采用下列三种结构方式;
(1)槽口用对头楔楔紧,并垫以弹性波纹垫条,槽底及层间垫以半导体适形材料制成的垫条。槽内线棒嵌入后需压型,并进行固化。
(2)采用填料固定,下线前放入薄衬垫,并涂半导体填料,下层线棒嵌入后将填充满间隙,嵌上层线棒。槽内线棒经压紧后,要进行固化。
(3)槽口以对头楔楔紧,侧面采用“扩槽斜模”方法楔紧。即在铁心压装时,每叠够一定长度(300~500毫米)便叠上一段扩大了槽形的铁心,线圈嵌入槽后,在其侧面打入半导体的斜楔,这种结构不需要固化。

2定子绕组端部紧固
对于高压、高速的大型电机,一般端部都伸出较长,因而受到较大的机械力。特别是突然短路所产生的电磁力,可达到稳态时的百倍以上,它使绕组端部承受弯曲力矩,其最大的弯曲力矩产生在绕组出槽口处。不仅是突然短路时,就是在运行过程中的负载变动,也将对绕组端部产生冲击应力。如果绕组端部未经可靠地紧固,则槽口处的绕组绝缘,由于不断的小冲击,将会发生经常性的振动,使绝缘受伤、脱落、甚至破裂,造成高压击穿事故。所以绕组端部在轴向、径向和切向都必须可靠地紧固。

定子绕组线棒出槽口处可用梳齿形板或对头斜楔绝缘块固定。
对于中小容量汽轮发电机,绕组端部可以用经过浸渍处理的无纬玻璃丝绳、涤玻绳或涤纶带绑扎在端箍上,线圈之间用垫块垫实,再用涤纶带扎紧。为防止涡流发热,绕组端部支承件大都采用非磁性材料。

对于大容量发电机或线负荷较高(水内冷电机)的发电机,定子绕组的端部采用绝缘压板固定在绝缘支架上的结构。
为允许定子绕组线棒对铁心有相对位移的可能,有些大容量发电机采用在轴向能够随动的端部固定结构。
对于大型水轮发电机,为防止线棒下沉,对端部的衬块、间隔块、端箍、压板等与线棒的接触面,以及上、下层线棒之间均采用环氧涤纶毡适形材料,或用浸环氧胶粘剂的涤纶毡束加以固定。

高压电机结构与性能

无论是鼠笼还是绕线电机,根据实际工况要求,有自通风冷却型、空一空冷却型、水一空冷却型及管道通风型等几种形式。但无论哪种结构形式,电动机都会有定子、转子、机座、轴承装置、出线盒等部件。
不同结构高压电机个性化特点
● 自通风冷却型电动机,在机座顶部装有防护等级为IP23的防护顶罩。根据要求也可以有防护等级为IPW23、IPW24的防护罩。
GB4942.1中规定了电机外壳防护等级标准。电机外壳防护等级用字母IP加两位数字表示,IP是防护的代号;第一位数字代表第一种防护能力,它是指防止人体触及或接近电机壳内带电部位及转动部件,以及防止固体异物进入电机的能力;第二位数字代表第二种防护能力,它是防止水进入电机而引起有害影响的能力。第一种防护有0-5共6个级别,第二种防护有0-8共9个级别。当只需用一个表征数字表示某一防护等级时,被省略的数字以字母“X”代替,例如IPX5或IP3X。

当防护的内容有所增加时,可用补充字母来表示: “ W”是具有附加防护措施或方法要求,可在规定气候条件下使用的外壳防护等级。“ R”具有附加防护措施或方法要求,可在规定尘埃环境条件使用的外壳防护等级(例如:用于锯本厂、采石场等恶劣尘埃环境条件下)。 补充字母放在IP之后,如IPW23。

● 空—空冷却型电动机,在机座顶部装有空—空冷却器,并在非轴伸端或轴伸端装有外冷却风扇和风罩。对户外型电动机在冷却器出风还装有风罩。
●水—空冷却型电动机,在机座顶部装有水—空冷却器。
●管道通风型电动机,在机座顶部装有供接进、出风管道,或只装进风管道的防护顶罩。
●绕线型电动机在非轴伸端装有集电环。
●高压电机通常只有一个轴伸,根据需要还可有两个轴伸;通常情况下,而对出线盒左端为主轴伸,右端为辅轴伸。
高压电机的主要零部件特征
● 吊入式机座是一个长方体的箱式结构,机座内部轴向有筋,用于支撑和固定定子。定子是从上方放入机座,靠定子压圈与机座轴向筋定位并保证气隙均匀度。再用螺栓将定子与机座紧固。机座端端板的内止口与端盖的外止口紧密配合,能充分保证定、转子之间的气隙均匀度。压入式机座大多是通过热套方式将定子套入机座,该方式下机座与定子的同心度容易保证,但相对与吊入式机座便捷性要逊色一些。
● 定子线圈:定子线圈是双层叠绕阻,绝缘等级为F级,电压等级为3KV及以上的电机都有防电晕措施。
● 转子线圈:绕线电机的转子线圈是双层波绕组,采用矩形铜排,绝缘等级要求为F级。
● 定子:定子通常采用磁性槽楔,根据需要也可用非磁性槽楔。线圈端部之间应采用适型材料垫紧,并与端箍、支撑杆扎牢在一起,经过真空压力整浸无溶剂漆后,整个定子成为一个整体,增强了其机械性和防潮能力。
● 转子:鼠笼型电机一般情况下采用铸铝转子,这种转子运行可靠,并具有较好的起动性能,它可以满压直接起动。根据需要也可采用铜条转子,铜条转子电机效率相对较高,但成本也要高好多。
● 轴大多焊有辐板,并经过热处理,具有较好的机械性能。高压电机轴的热处理非常关键,稍有不慎,会出现断轴问题。
● 集电环:绕线型电机在非轴伸端装有集电环。一般装在机座外面,防护等级通常为IP23,根据需要也可为IP44或IP54,也可装在机座内。高压电机一般采用不举刷结构,电动机起动后,电刷仍然压在集电环上。额定电压为380V及以下的低压大功率电机可为举刷结构。

电刷数量和引线电缆截面积根据转子额定电流的大小有所不同。特别强调的是集电环与电刷的接触面积、电刷材料、集电环表面粗糙度等符合性。

本文转自:做高压电机这些问题必须处置到位!

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