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高压电机定子绕组匝间短路故障分析

发布日期:2021-07-30 08:08 浏览量:
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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和异型绕组,线圈的外绕主要是解决对地绝缘和相位以及电晕问题,而绕组线圈匝间故障控制则是通过电磁线选择和线圈加工技术来控制。

高压电机定子绕组线圈采用扁绕线或云母绕电磁线缠绕。线圈必须经过缠绕、拉伸、成型、糊化和包埋。在整个加工过程中,电磁线的绝缘受到弯曲、拉伸、压缩、摩擦等机械损伤,匝间极有可能发生绝缘故障。

从线圈在制造过程中的质量检查和试验中可以发现,线圈的匝间故障大多发生在线圈的直边和端部的交叉处。在缠绕线圈的成型过程中,该位置有许多机械操作,凝胶化过程对该位置的质量改善影响不大。在对故障电机的检查过程中,发现匝间故障大多发生在绕组端部,这与绕组端部的物理结构有很大关系:热压工艺对线圈端部影响不大,绕组端部的绝缘结构不够致密。导线插入后,线圈端部绝缘处于无机械支撑的自由状态,在热胀冷缩和电磁振动的作用下,应力集中,是绝缘的薄弱部位。虽然高压电机的端部是用端箍固定的,但是电机运行过程中的振动和这部分的场强不均匀仍然是问题的高发部位。

01导线选择的重要性

普通高压电机额定电压为6kV和10kV,也有3kV和略高于10kV的情况。不同电压等级应选择合适的电磁线。如果生产过程中有电磁线替代,低压绕组可以用高压电磁线,反之亦然。

除了电压等级的要求外,电磁线本身的质量性能也很重要,电磁线的绝缘层要能承受线圈制造过程中的拉、压、摩擦等外界因素的影响,即电磁线的绝缘层必须具有良好的附着力和韧性。为了减少这一因素的影响,电磁面截面形状的选择尤为重要,要尽量避免极细的电磁线,即宽厚比不能太大,否则容易出现匝间问题。

02电磁线排列分布

根据电磁线的矩形结构,定子铁芯槽也是矩形的。如何保证电磁线排列整齐不松动,尽量减少换位点,是设计和工艺控制的关键。相比普通的单排结构和双排结构,电磁线的缠绕相对容易,对电磁线的损坏概率更小。当然匝间故障相对较少;但对于一些小容量电机,绕组匝数可能较多,必要时需要采用单个双排弓形。这种结构涉及的换位比较多,容易出错。如果采用N型或U型换位,换位点控制的端头效果会更好,但工艺性会差一些。从线布分析来看,换位点与排之间的绝缘控制非常重要,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

凝胶化过程是将电机线圈的匝数熔化固定,在浸泡干燥过程中,将绕组的所有缝隙填满,形成一个固体整体。浸泡和注水工艺是任何电机制造商的质量控制点,绝缘材料、工艺参数和工艺控制尤为重要。

04装配过程防护

在实际装配过程中,应通过必要的手段保护定子绕组免受机械损坏。特别要提醒的是,有些制造商将绕组端部直接放在th上