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            高壓定子繞組端部振動力的危害

            發布時間:2019-07-07 23:27:00 點擊:    

             
             

            無錫伯頓起重電機2019年7月7日訊 高壓、大功率電動機產品的嵌線、端部緊固、引出線焊接部位以及輔助絕緣工藝處理等,在制造廠都已是企業生產傳統的、典型的結構和工藝處理,而且都有專業工藝指導性技術文件,并用以嚴格工藝紀律來控制產品質量。但是在實際生產過程中,操作技術工人的技術素質和工藝技巧顯得更加重要,它也是質量保證的重要因素。但在實際的生產過程中,它卻往往因被忽視而留下隱患。

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            同時值得特別指出的是:從生產過程和產品工業運行中的事故發生率來看,上述傳統典型的結構和工藝處理,仍占有重要的比例,這對防爆增安型電動機的嚴格要求來說,必須引起設計者的極大關注。

            1
            繞組端部振動力的形成

            從理論和實踐中分析增安型無刷勵磁同步電動機,在供電的電力系統和負載產生暫態擾動的情況下,以及自身起動運行過程中超額定的起動電流流過繞組導體所產生雙倍頻率的周期振動力,作用在定子鐵心的繞組上。該作用力使繞組導體每半波向槽底擠壓一次。該振動力與電流二次方成正比,所以在電動機堵轉起動的瞬間其振動力最大。而設計上要求只要將繞組牢固地被嵌線的槽模壓緊在槽中,并且導體與絕緣形成一個堅固的整體、繞組端部相互間用綁線扎緊,固定在機座的端部支撐的端箍上,定子整體繞組與定子鐵心、機座就形成了一個堅固的整體,此時所產生的振動力并非會對繞組產生危害。


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            但是,如果浸潰絕緣處理和熱固化不好,繞組在槽口中依然會產生松動;繞組導體與絕緣黏固不夠緊密,而且繞包的松散;端部、鼻端綁扎不緊固而松動;端部支撐強度不夠,而且繞組端部整形不規范成橢圓形或偏心,則將導致繞組串槽、槽口絕緣斷裂、絕緣磨損、端部與鼻端產生共振、絕緣墊片脫落、引接線(俗稱過橋接線)疲勞斷裂或拉弧燒損,所引發的局部短路故障的發生而導致整機燒損所引發燃爆重大事故。

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            繞組的整形、嵌線以及端部綁扎緊固,從形式上看工藝性都比較簡單,但從實際在生產和產品運行中所產生的故障來看,上述工藝過程中暴露的問題是嚴重的也是很復雜的。這也正是設計中的難點,尤其是如何更有效地消除端部共振頻率,至今依然是我們在設計中尚未掌握的技術之一,更值得我們在設計中對2極電動機做更深入的探討和研究。

            端部振動力是指電動機在端部磁場的作用下,在繞組導體所流過的瞬間堵轉電流所形成的作用力,即

            dF=IdLB..........................................(1)

            式(1)中dF——單元作用力;

            I——導體電流;

            dL——單元導體長度;

            B——磁通密度。

            因此,繞組端部在起動瞬間堵轉狀態下所承受的機械力是非常大的。而且流過定、轉子端部的電流所產生的磁場,其磁場強度不僅與繞組電流的大小有關,而且與端部絕緣繞包部分的幾何形狀和電磁場分布的特性有著密切的關系,我們知道高壓電動機鐵心的槽口處繞組的直線部分和端部的電暈磁場是最強的部位。雖然目前國內外對電動機繞組端部磁場和磁場力的計算提出了不同的計算方法,但都是在所設定的條件下進行理論分析,這與結合實際應用仍有較大的距離。

            2
            繞組端部緊固整體化的技術措施

            根據生產實踐和國內外高壓、大功率電動機端部所產生的故障實例的分析和在加深認識的基礎上,我們認為防爆增安型電動機的繞組端部在承受起動瞬間堵轉狀態下機械力作用的同時,繞組端部必須具有一個絕對穩定和高強度的支撐。而繞組端部的絕緣支撐是由絕緣支撐板、鋼支撐架、玻璃絲束綁扎線圓、端箍,適形墊板等零件組成,再經浸漬絕緣與干燥處理之后與電動機鐵心、機座形成組合牢固而可靠的整體,但由于它們的剛度和柔性各不相同,所以是一個非勻質的組合系統。

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            我們特別強調繞組線圈的整形工藝性,并保證全部線圈尺寸和形狀完全符合設計圖樣的要求。因為繞組在槽口外部位的繞組直線部分必須保證免受向下而承受的切向彎曲的變形。

            3
            電動機絕緣結構改進措施

            ●在定子鐵心的兩端槽口部位增設整體環形槽口絕緣夾件或單件組合槽口絕緣夾件。我們特別強調繞組線圈接線的工藝性,并要求保證繞組線圈在嵌線過程中繞組直線部分,尤其是槽口外直線和直線與端部過渡部位,要絕對不承受變形扭力。在嵌線工藝過程中,然組線固承受一定的扭力變形是難免的也是允許的,但問則是他對不允許產生有害的變形扭力,尤其是不允許在直線槽口部位產生變形扭力。所以在槽口部位設置整體環形槽口絕緣夾件或單件組合槽口絕緣夾件,使其扭力變形部位位于絕緣夾件而不在鐵心槽口。

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            ●將模壓絕緣線固在散線工藝過程中所產生的扭力變形部位,人為地移于鼻子端。電動機嵌線工藝的吊把線圈和2極、4極電動機的繞組線圈,在散線過程中所承受的尚嵌線扭力和變形最大,而且也是破壓返修率較高的重要原因之一,同時也是嵌線工藝質量的重大隱患之一:所以工藝設計規定:嵌線的吊把線圈鼻子端部不能包主絕緣,以使其扭力變形部位位于鼻子端、以保證繞組線圈直線部分的槽口部位不再承受扭力變形,即在散線局把的線圈時,才進行繞包鼻子端主絕緣,包一個嵌線一個的工藝措施。

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            ●增強線圈槽口外直線部分的耐絕緣強度,即具有槽口外直線部分絕緣增強和防電暈保護的復合式箔烘卷包防電暈處理一次模壓成形的新型絕緣結構。

            特別型調指出:具有槽口外直線部分絕緣增強和防電暈處理的復合式箔烘卷包防電暈處理一次模壓成形的新型絕緣結構,特別適用于增安型高壓、大功率少極數高速電動機定子繞組線圈,尤其是對提高高壓、大功率電動機產品工藝質量而言是非常有效的技術措施。

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            ●強化電動機定子繞組總體絕緣結構的堅固和一體化技術措施。電動機定子繞組線圈端部綁扎工藝是電動機制造工藝中極為重要的工藝之一,因為在上層線圈和下層線圈相互交又連接區域之內,相互之間產生脈動力,即同相繞組端部產生相互間吸引力和不同相繞組端部而產生相互間推斥力。因此它們之間必須用間隔墊片或絕緣滌綸氈、線夾、滌綸編織玻璃絲束心繩綁線、絕緣端箍、金屬或非磁性端箍以及拉緊螺桿、絕緣支撐板、支架等組成端部繞組線圈綁扎緊固體,以承受脈動力。同時端部繞組線圈的鼻端鼻子與鼻子之間間隙采用環氧樹脂膠泥或滌綸黏填充塞滿,并用滌綸玻璃絲帶繞包而固化或浸漬絕緣處理成為堅實的鼻端環。這是現代高壓、大功率電動機絕緣結構一體化的重要技術措施,也是防爆增安型電動機繞組線圈端部消除振動力的危害新型絕緣結構。

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            電動機端部也是電動機散熱的重要部分,端部結構設計除了能牢固可靠而穩定地承受端部振動力外,還必須保證具有良好而暢通的徑向散熱風路。我們對目前現代高壓、大功率電動機繞組端部,設計采用合成環氧樹脂澆注成一個堅實的實體工藝設計方案,尚缺乏深入的研究,尤其是對電動機繞組線圈端部振動力的測定技術的開發,研究以掌握它的振動特性并加以總結研究分析就更缺乏經驗。

             
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