高壓繞線(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組制造工藝

張飛飛，張東宇

(佳木斯電機(jī)股份有限公司，黑龍江佳木斯154002)

0 引言

近年來(lái)，隨著市場(chǎng)需求的不斷變化，大功率繞線(xiàn)電機(jī)的需求量越來(lái)越高。而高壓繞線(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組制造加工難度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，極易造成繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子絕緣損傷及結(jié)構(gòu)損壞。如何解決高壓繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)子制造難點(diǎn)，已成為制約高壓繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子電機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

1 轉(zhuǎn)子繞組制造難點(diǎn)

1.1 轉(zhuǎn)子繞組制造工序

高壓繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組制造工藝相比鼠籠電機(jī)轉(zhuǎn)子工序復(fù)雜，高壓繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組工序如下

銅排下料-銅排彎型-繞組彎弧-繞組包絕緣絕緣-繞組下線(xiàn)-繞組二次彎型-試驗(yàn)-接中線(xiàn)、極間連線(xiàn)-試驗(yàn)-繞組VPI 真空壓力浸漆-繞組接電纜。

1.2 轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)

高壓繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，繞組端部不僅需要手工彎形，而且同鼠籠電機(jī)轉(zhuǎn)子相比，還多有中線(xiàn)環(huán)、固定環(huán)、引接線(xiàn)等結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 高壓繞線(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

1.3 轉(zhuǎn)子可靠性高

由于轉(zhuǎn)子在高速運(yùn)行時(shí)受較大離心力作用，因此必需要保證轉(zhuǎn)子的可靠性。其中包括:轉(zhuǎn)子繞組絕緣的可靠性、轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈端部無(wú)緯帶綁扎厚度的可靠性、轉(zhuǎn)子中線(xiàn)結(jié)構(gòu)、引接線(xiàn)結(jié)構(gòu)的可靠性、轉(zhuǎn)子電纜的保護(hù)等等。

2 轉(zhuǎn)子繞組易出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈絕緣結(jié)構(gòu)不合理

插入式銅條線(xiàn)圈絕緣結(jié)構(gòu)分為兩種:一種為采用云母箔和上膠布混合卷包，將云母箔貼在上膠布上，刷上相應(yīng)的膠粘劑。但這種方法環(huán)境污染嚴(yán)重，并且卷包后的線(xiàn)圈不平整，尺寸易超差，給下線(xiàn)工序帶來(lái)困難，同時(shí)電機(jī)成本高;另一種為聚酰亞胺薄膜帶連續(xù)繞包，工藝成本高、效率低，繞包后的線(xiàn)圈也不平整，浸烘后絕緣整體性差。

2.2 端部彎形不好

由于轉(zhuǎn)子端部完全是人工彎形，端部彎型尺寸不易控制。端部彎形質(zhì)量不好將直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈端部小頭的焊接質(zhì)量，容易出現(xiàn)虛焊、焊接不牢、焊后直流電阻不平衡等問(wèn)題。端部彎形不好還將影響端部無(wú)緯帶的綁扎厚度。

2.3 中線(xiàn)環(huán)、引接線(xiàn)固定結(jié)構(gòu)不合理

高壓繞線(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子中線(xiàn)環(huán)、引接線(xiàn)等部位一直是故障多發(fā)點(diǎn)，其主要原因?yàn)楣潭ńY(jié)構(gòu)不合理或者固定效果不好，當(dāng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子各部件受離心力作用，沿圓周方向發(fā)生相對(duì)擠壓、運(yùn)動(dòng)，最容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞甚至破壓。

2.4 浸漆質(zhì)量差

轉(zhuǎn)子由于采用沉浸工藝，掛漆量少，線(xiàn)圈內(nèi)空隙不能保證完全填滿(mǎn)，浸漆效果差。嚴(yán)重影響繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子的電氣性能和機(jī)械性能。

3 解決措施

3.1 合理的絕緣結(jié)構(gòu)

根據(jù)轉(zhuǎn)子額定電壓的不同，我們把轉(zhuǎn)子主絕緣結(jié)構(gòu)大體分為卷包絕緣和繞包絕緣。3.1.1 卷包絕緣

500V 及1000V 繞線(xiàn)型銅條線(xiàn)圈轉(zhuǎn)子絕緣采用三合一云母箔卷包，即減薄轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈絕緣厚度，提高轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈的卷包質(zhì)量，又有利于轉(zhuǎn)子下線(xiàn)的工藝性，還能增加轉(zhuǎn)子繞組整體浸透性。云母箔在線(xiàn)圈直線(xiàn)和端部搭接處采用了向內(nèi)倒大角的方式，使端部絕緣與直線(xiàn)絕緣成錐形搭接，提高了卷包質(zhì)量。云母箔倒角尺寸見(jiàn)圖2 和表1。

圖2 云母箔倒角

表1 云母箔倒角尺寸

3.1.2 繞包絕緣

1500V、2000V、2500V 級(jí)繞線(xiàn)型F 級(jí)銅條轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈絕緣采聚酰亞胺補(bǔ)強(qiáng)的云母帶5464-1D 和5462-1S 繞包，保證了轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈的電氣性能，增加轉(zhuǎn)子整體浸透性。

3.2 改進(jìn)下線(xiàn)方式

3.2.1 下線(xiàn)前處理下線(xiàn)前對(duì)線(xiàn)圈進(jìn)行冷壓處理，既能增大下線(xiàn)間隙，又能平直線(xiàn)圈，減少下線(xiàn)難度。

3.2.2 下線(xiàn)方式

采用螺旋式下線(xiàn)方式，對(duì)乙類(lèi)接法的轉(zhuǎn)子，上下層線(xiàn)圈分別從轉(zhuǎn)子兩端插入，線(xiàn)圈分別由整距、短距、跳層線(xiàn)組成。對(duì)甲類(lèi)接法的轉(zhuǎn)子，上下層線(xiàn)圈都從非出線(xiàn)端插入。線(xiàn)圈只有一種時(shí)，上下層線(xiàn)圈都在出線(xiàn)端手工彎型，因?yàn)榧最?lèi)接法中線(xiàn)和出線(xiàn)在一端，所以根據(jù)N(轉(zhuǎn)子槽數(shù)為N)+6 的線(xiàn)圈分布確定線(xiàn)圈彎型位置如圖3，如果還是按N進(jìn)行排布彎型，會(huì)導(dǎo)致出線(xiàn)處兩支線(xiàn)圈過(guò)于緊密，出線(xiàn)困難。下層線(xiàn)圈下完線(xiàn)墊完層間絕緣后，再扎2 層無(wú)緯帶，即增加了繞組的牢固性，也可以增加掛漆量，提高電氣強(qiáng)度。

圖3 96 槽8 極甲類(lèi)接法線(xiàn)圈端部彎型圖

3.3 控制彎形質(zhì)量

3.3.1 彎型

下線(xiàn)后，將需要彎型端用無(wú)堿玻璃絲帶半疊包一層，以免彎型時(shí)破壞主絕緣。彎型時(shí)使用彎型固定工具夾住線(xiàn)圈槽口部位，注意按圖紙要求預(yù)留出槽口位置，用彎型工具進(jìn)行彎型，要一次彎到相應(yīng)節(jié)距位置。

3.3.2 打弧

由原來(lái)的壓弧改為打弧，打弧時(shí)要將與線(xiàn)圈具有相同截面積的銅排插入要打弧的槽中，防止線(xiàn)圈上翹。一人用工具固定槽口，另外一人用打弧工具固定線(xiàn)圈斜邊，以防線(xiàn)圈傾斜，然后將線(xiàn)圈打出弧形。

3.3.3 彎小頭

先將7 ～8 支線(xiàn)圈稍彎一定角度，留出空隙，然后在相應(yīng)的節(jié)距位置處開(kāi)始彎小頭，彎小頭時(shí)逐槽與下層對(duì)節(jié)距作標(biāo)記，按標(biāo)記彎小頭。小頭彎完后，在靠近鐵心處用夾具夾緊接線(xiàn)端端部，將端部R 處向下敲打，然后在R 處再夾一夾具。進(jìn)行整形，使其端部間隙均勻。

3.4 控制端部尺寸

設(shè)計(jì)繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈打弧工裝時(shí)，打弧工裝的半徑不能直接采用線(xiàn)圈的實(shí)際弧形的平面投影尺寸，要通過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)換成實(shí)際弧的半徑尺寸(一般相差30 ～70mm)，按照實(shí)際弧彎型后線(xiàn)圈端部形狀更加接近理論形狀，這樣既保證了下道工序下線(xiàn)的工藝性也能保證端部形狀。

3.5 中線(xiàn)環(huán)、引接線(xiàn)的固定

為避免轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力將中線(xiàn)環(huán)甩開(kāi)，在轉(zhuǎn)子中線(xiàn)環(huán)正下方與軸上幅板配焊一固定環(huán)環(huán)，固定環(huán)包絕緣后，將圓環(huán)與中線(xiàn)環(huán)徑向間隙用毛氈均勻塞緊，然后用滌綸玻璃絲繩將中線(xiàn)環(huán)和圓環(huán)綁扎牢固，具體見(jiàn)圖4。

圖4 中線(xiàn)環(huán)的固定

對(duì)于引接線(xiàn)的固定，采取在軸上安裝一個(gè)固定環(huán)以及線(xiàn)夾，通過(guò)線(xiàn)夾和固定環(huán)對(duì)轉(zhuǎn)子引接線(xiàn)起到固定作用，固定示意圖如圖5 所示。

圖5 引接線(xiàn)的固定

3.6 浸漆

由普通沉浸改為真空壓力VPI 浸漆。不但可以把繞組中的水分和揮發(fā)物驅(qū)除出來(lái)，而且可造成一個(gè)負(fù)壓力，把漆液吸入絕緣層中，有利于滲透，填滿(mǎn)槽和轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈間的間隙。提高了轉(zhuǎn)子的電氣性能。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組絕緣結(jié)構(gòu)和下線(xiàn)方式的改進(jìn)，對(duì)端部尺寸及彎形尺寸的控制，對(duì)中線(xiàn)環(huán)、引接線(xiàn)的固定，以及進(jìn)行VPI 真空壓力浸漆，有效的解決了繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組尺寸超差、彎形形狀難以控制、中線(xiàn)、引接線(xiàn)不易固定、絕緣可靠性低等諸多問(wèn)題。降低了生產(chǎn)難度，提高了工作效率，并有效節(jié)約了電機(jī)成本。

高壓繞線(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)同普通異步電機(jī)轉(zhuǎn)子相比，下線(xiàn)難度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、絕緣可靠性要求高，因此有很多方面需要技術(shù)人員進(jìn)一步去優(yōu)化。

［1］ 許保彬.大中型高壓繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子處理.電機(jī)與控制應(yīng)用，2008.35(7).

［2］ 王振芳，姜茂華. 繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子高壓電機(jī)啟動(dòng)過(guò)電流故障分析.四川水泥，2012.05.

［3］ 姜振平，李貴海. 三相異步電動(dòng)機(jī)繞組損壞的原因分析及故障排除［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2000.01:38-39.