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高压电机定子绕组匝间短路故障分析

2020-08-31 14:10:29     来源:电机技术日参        

【哔哥哔特导读】高压电机定子绕组线圈采用扁导线丝包或云母绕包电磁线绕制。线圈要通过绕线、张形、整形、胶化及嵌接线过程,在整个加工过程中,电磁线的绝缘因受到弯曲、拉伸、压缩、摩刮等多种机械性损伤,匝与匝之间极有可能发生绝缘故障。

与低压产品相比,高压电机定子绕组线圈采用特殊的电磁线及成型绕组,线圈的外部包扎,主要为了解决绕组的对地、相间绝缘和电晕问题,绕组线圈的匝间故障控制则由电磁线选择和线圈加工工艺控制。

高压电机定子绕组线圈采用扁导线丝包或云母绕包电磁线绕制。线圈要通过绕线、张形、整形、胶化及嵌接线过程,在整个加工过程中,电磁线的绝缘因受到弯曲、拉伸、压缩、摩刮等多种机械性损伤,匝与匝之间极有可能发生绝缘故障。

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从制造过程中线圈的质量检验和试验过程可以发现,线圈的匝部故障多发生在线圈直线边与端部的交汇处,绕组线圈的成型过程中,该部位受到的机械性操作较多,胶化过程对该位置的质量改善作用不大;在故障电机的检查过程发现,匝间故障大多发生的绕组端部,这与该部位的物理结构有较大的关系:热压成型过程中对线圈端部作用不大,该部位绝缘结构不够密实。嵌线完成后线圈端部绝缘处于无机械支撑的自由状态,受到热胀冷缩和电磁振动作用应力较集中,属绝缘的薄弱部位。尽管高压电机端部采用端箍进行固定,但电机运行过程中的振动,以及该部分场强的不均匀,依然是问题的高发部位。

01导线选择的重要性

比较常见的高压电机额定电压有6kV和10kV两种,也有3kV及略超过10kV的情况,不同的电压等级应选择适宜的电磁线,在生产过程中若存在电磁线代用情况,低电压绕组可以采用高电压电磁线,反之则不可以。

除电压等级的要求外,电磁线本身的质量性能非常重要,电磁线绝缘层应能承受线圈制造过程中拉扯、压缩,彼此摩擦等外力因素的影响,即电磁线绝缘层必须有较好的附着力和韧性。为了减少该方面的因素影响,电磁面截面形状的选择特别重要,要尽力避免特别扁薄的电磁线,即宽度与厚度的比不宜太大,否则容易出现匝间问题。

02电磁线排列分布

按照电磁线为矩形结构的特点,定子铁芯槽也同样为矩形状,如何能保证电磁线整齐排列不松散,并尽力减少换位点是设计及工艺控制的关键。比较常见的单根单排结构、双根双排结构,电磁线绕制相对容易,电磁线受损的机率小一些,当然匝间故障也相对要少;但是,对于一些小容量电机,绕组的匝数可能会较多,必要时就要采用单根双排的弓字形,这种结构涉及较多的换位,因而较容易出问题,如果采用N或U字形换位,即将换位点控制的端部,效果会好一些,但是工艺性又要差一些。从导线布的情况分析,换位点、排间绝缘控制非常重要,这是解决高压电机定子绕组匝间绝缘问题的关键。

03胶化和浸烘工艺控制

胶化过程是将电机线圈的匝与匝之间进行熔胶固定,浸洪过程对绕组的所有间隙进行必要的填充,而后形成一个坚固的整体,浸洪过程是任何一个电机生产厂家的质量控制点,绝缘材料、工艺参数及过程控制都特别重要。

04装配过程防护

在实际装配过程中,应通过必要的手段保证定子绕组不受机械性损伤,特别要提醒,有的厂家为了装配的方便,将绕组端部直接放置在地上,导致着地的一端受力较大,端部极有可能发生匝间故障。

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