Чем изолировать обмотку статора

Чем изолировать обмотку статора

Обмотки электрической машины в зависимости от ее мощности, но­минального напряжения и условий, для работы в которых она предназ­начена, могут быть выполнены из круглого или прямоугольного обмоточного провода. Это определяет также форму пазов магнитопровода машины и конструкцию самих обмоток и изоляции.

Обмотки из круглого провода. В машинах с номинальным напряже­нием до 660 В и мощностью до 100 кВт обмотки выполняют из круглого обмоточного провода и укладывают в трапецеидальные полузакрытые пазы. При ручной укладке обмотки проводники предва­рительно намотанных заготовок катушек укладывают в полузакрытые пазы магнитопровода, поочередно пропуская их через шлиц паза, — "всыпают". Поэтому обмотку такого типа часто называют всыпной.

При машинной укладке в зависимости от типа обмоточных станков каждый из витков обмотки либо укладывают непосредственно в паз без предварительной намотки заготовок, либо наматывают заготов­ки нескольких катушек, а затем втягивают их с торца магнитопровода в нужные пазы. Эти операции осуществляют на автоматических или по­луавтоматических обмоточных станках.

Наибольший диаметр провода, применяемый для всыпных обмоток, не превышает 1,8 мм, так как провода большего диаметра имеют слиш­ком большую жесткость и плохо уплотняются в пазах во время уклад­ки. Нужное сечение эффективного проводника обеспечивается выполне­нием обмотки из нескольких элементарных проводников.

При проектировании машин для уменьшения необходимого числа элементарных проводников выбирают обмотку с несколькими парал­лельными ветвями.

Примеры конструкции изоляции обмотки из круглого провода при­ведены в табл. 4.3 Пазовая часть обмотки изолирована коробами из пленкослюдопласта или из двух слоев различных материалов, напри­мер пленкосинтокартона и электронита. В двухслойных обмотках меж­ду верхним и нижним слоями устанавливают изоляционную прокладку, имеющую несколько большую ширину, чем паз. Отогнутые вниз края прокладки предохраняют от возможного проскальзывания проводни­ков одного слоя в другой.

На дно пазов большинства машин с двухслойной обмоткой устанав­ливают прокладки с целью предохранить материал пазовых коробов от возможных повреждений при уплотнении проводников во время уклад­ки о неровности дна паза, которые возникают из–за технологических допусков при штамповке и шихтовке сердечников.

Проводники обмотки закрепляют в пазах клиньями из текстолита. Под клин устанавливают прокладки из механически прочного изоля­ционного материала, препятствующие повреждению краев пазового короба при заклинивании пазов. Вместо клиньев обмотка может быть за­креплена пазовыми крышками (табл.4.3), которые изготавливают также из механически прочного изоляционного материала. Пазовые крышки устанавливают на обмоточных станках одновременно с втяги­ванием катушек при механической раздельной намотке или на станках для заклиновки после намотки совмещенным методом. После пропит­ки обмотки лаком пазовые крышки приобретают достаточную проч­ность и жесткость для надежного закрепления проводников и в то же время занимают меньший объем паза по сравнению с клиньями, что способствует лучшему заполнению его проводниками обмотки. При укладке всыпной обмотки круглые проводники не имеют заранее определенного места в пазу и размещаются в нем произвольно. Поэтому в обмотке специальная витковая изоляция отсутствует. Ее функцию выполняет изоляция обмоточного провода, т.е. проводниковая изоля­ция. Обмотку из круглого провода применяют в машинах небольшой мощности, имеющих малые габариты и большое число витков, напря­жение между витками обмотки которых, как правило, не превышает нескольких вольт. Электрической прочности проводниковой изоляции в таких обмотках оказывается достаточно для обеспечения надежной работы машины.

Междуфазовой изоляцией в пазовой части двухслойных обмоток яв­ляются прокладки между слоями. Лобовые части обмотки не имеют кор­пусной изоляции, а междуфазовая изоляция устанавливается между ка­тушечными группами в виде фигурных прокладок, вырезанных из ли­стового материала по форме лобовых частей уложенной и отформован­ной обмотки.

Изоляция обмоток статоров асинхронных двигателей с высотой оси

вращения до 250 мм на напряжение до 660 В

Рисунок Тип об­мотки Высота оси вращения, мм h По­зи–ция на рис. Наименование материала изоляции Класс нагрево–стойкости Толщина ма­териа­ла, мм Чис­ло сло­ев Одно­сторон­няя тол­щина, мм
В F
Одно­слой­ная 50–80 Изофлекс Имидо- флекс 0,2 0,3 0,2 0,3
90–132 Изофлекс Имидо- флекс 0,25 0,35 0,25 0,35
Изофлекс Имидо- флекс 0,4 0,5 0,4 0,5
Двух­слой­ная 180–250 Изофлекс Имидо- флекс 0,4 0,4 0,5 0,4 0,4 0,5

Примечание. Междуфазовые прокладки в лобовых частях обмотки выполняются из материала, указанного для поз. 1 рисунков.

Конструкция изоляции обмоток из круглого провода не обеспечи­вает необходимой электрической прочности при номинальных напря­жениях выше 660 В, а малая механическая прочность катушек, особенно их лобовых частей, не позволяет применять круглый провод для обмо­ток машин мощностью более 100 кВт, так как в переходных процессах (при пуске, реверсе и т.п.) броски тока в машинах вызывают большие ударные нагрузки на обмотку. Поэтому обмотку из круглого провода и применяют в машинах мощностью менее 100 кВт при номинальном напряжении не выше 660 В.

Читайте также:  Конопатка сруба цена пермь

4.3.Построение схем статорных обмоток

Для асинхронных двигателей общепромышленного назначения используются петлевые обмотки. По конструкции катушек обмотки подразделяются на всыпные обмотки с мягкими катушками и обмотки с жесткими катушками. Асинхронные двигатели мощностью до 100 кВт, и напряжением до 1000В изготавливаются с всыпными обмотками.

По расположению катушек в пазах и размещению их лобовых частей различают двухслойные (рис. 4.3), однослойные (рис. 4.4) и одно–двухслойные обмотки.

W2 U1 V2 W1 V1
U2

Рис. 4.3 Схема двухслойной обмотки при 2р=4, z=24, q=2

При выполнении развернутой схемы обмотки для наглядного изображения поверхность статора вместе с пазами и обмоткой развертывают в плоскость, и все соединения изображают линиями на плоскости чертежа. При выполнении схемы однослойной обмотки стороны катушек, уложенные в пазы, изображаются сплошными прямыми линиями, а при двухслойных – двумя рядом расположенными линиями: сплошной – для стороны катушки, уложенной в верхней части паза, пунктирной – на дно паза. Соответственно изображают лобовые части. Начала и концы фазных обмоток обозначают соответственно U1, W1, V1; U2, W2, V2.

Двухслойные обмотки можно применять в двигателях независимо от мощности и напряжения сети. Эти обмотки позволяют выполнять укорочение шага на любое количество зубцовых делений. Для двигателей 2р=2 рекомендуется шаг по пазам y=(0,6÷0,7)·τ (τ=Z1/2p – полюсное деление в зубцовых делениях), для 2р>2 y≈(0,8÷0,86)·τ. Рекомендуемые значения шага обмотки позволяют ослабить 5–ю и 7–ю гармоники магнитного поля. В двигателях мощностью до 15 кВт рекомендуется по технологическим соображениям использовать однослойные обмотки: шаблонные или концентрические.

Для построения схемы обмотки необходимо подготовить данные:

m – число фазных обмоток,

2p – число полюсов,

Z1 – число пазов статора,

q – число пазов на полюс и фазу,

y – шаг по пазам в зубцовых делениях,

a – число параллельных ветвей в фазной обмотке.

На рис. 4.3 представлена схема петлевой двухслойной обмотки с данными: m=3, z1=24, q1=2, y=5(1–6), a=1. Шаг с укорочением (округляется до целого числа).

Каждая фазная обмотка состоит из 2р=4 катушечных групп, симметрично размещенных на каждом полюсном делении, каждая катушка состоит из q=2 катушек, всегда расположенных в соседних пазах и соединенных последовательно. В пазах (1–6) и (2–7) размещается 1–я катушечная группа, в пазах (7–12) и (8–13) – 2–я катушечная группа, в пазах (13–18) и (14–19) – 3–я группа, в пазах (19–24) и (20–1) – 4–я группа. Начало фазной обмотки (U1) начинается с первой катушки (паз 1). Катушечные группы соединяются последовательно, но так, чтобы протекающий фазный ток создавал знакопеременное магнитное поле. Вывод 1–й катушечной группы (паз 7) соединяется с выводом 2–й катушечной группы, ввод 2–й катушечной группы соединяется с вводом 3–ей катушечной группы и т.д.

Начало 2–й фазной обмотки (W1) находится в пазу, отстоящем от 1–го паза на 120 эл. град. Номер этого паза определяется по формуле N2=N1+2q, где N1 – номер паза, в который входит начало 1–й фазной обмотки (U1).

Таким образом, N2=1+4=5, т.к. N1=1. Номер паза, в который входит начало 3–й фазной обмотки, N3=N2+2q=5+4=9. На рис. 4.3 представлена схема двухслойной петлевой обмотки с коэффициентом укорочения β=y/τ=0,833.

Однослойные обмотки получили широкое применение в двигателях до 15кВт. На рис.4.4 представлена шаблонная однослойная обмотка с данными: m=3, 2p=4, z1=24, q=2, y=6, a=1. Определение номеров пазов, в которых находятся выводы фазных обмоток, производится по правилу как для двухслойных обмоток.

U1 V2 W1 V1 U2 W2

Рис. 4.4. Схемы однослойных обмоток при m=3, 2р=4, z=24, q=2

Если все катушечные группы одной фазной обмотки соединены последовательно, то обмотка имеет одну параллельную ветвь (а=1, рис.4.3), если все катушечные группы соединены параллельно, то максимальное число параллельных ветвей а=2р. Если катушечные группы разбиты на подразделения таким образом, что внутри каждого подразделения они соединены последовательно, а между собой параллельно, то при 2р=4, а=1,2,4; 2р=6, а=1,2,3,6; 2р=8, а=1,2,4,8 (рис. 4.5).

Читайте также:  Настольные игры своими руками фото
U2

U2
U1
U2
U1

U2
U1

Рис. 4.5. Различные способы соединения катушек фазы при q=2; 2р=4:

а – последовательное (a=1); б – параллельное (а= 4); в – смешанное (а = 2)

Дата добавления: 2014-12-27 ; Просмотров: 2467 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Глава I. Техническая характеристика и конструктивное исполнение электродвигателей

Глава II. Характерные повреждения электродвигателей и причины их возникновения

Глава III. Разборочно-сборочные работы при ремонте электродвигателей

Глава IV. Ремонт статоров электродвигателей

Глава V. Ремонт роторов и воздухоохладителей

Глава VI. Ремонт подшипниковых узлов электродвигателей

Глава VII. Модернизация электродвигателей

Глава VIII. Электрические испытания и измерения при ремонте электродвигателей

Приложения

2. ХАРАКТЕРНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ПРИЧИНЫ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ

Надежная работа вспомогательных электродвигателей на электростанциях определяет надежность работы всего энергоблока в целом. Эксплуатационная надежность электродвигателей определяется конструкцией и качеством изготовления, условиями эксплуатации, периодичностью и качеством ремонта и др. Характер повреждений и причины отказов электродвигателей в процессе эксплуатации определяют степень надежности основных его узлов: обмотки статора и ротора, подшипников и др. Используя данные об отказах электродвигателей, определяют наименее надежные элементы конструкции и разрабатывают мероприятия по повышению их надежности и долговечности, увеличению межремонтного периода и т. п., а также планируют сроки технического обслуживания и ремонта, периодичность и объем испытаний (электрических, гидравли­ческих, тепловых, механических), номенклатуру запасных частей, расход электротехнических материалов для ремонта и др.

Повреждения обмоток статоров.

Срок службы корпусной и витковой изоляции обмоток статоров электродвигателей 6 кВ составляет 20 — 25 лет. Однако в процессе эксплуатации под действием различных факторов (электрической, тепловой и механических нагрузок, трения, вибрации, воздействия влаги, масла и агрессивных примесей) происходит старение изоляции и срок ее службы может значительно сократиться. Влияние этих факторов зависит от места установки, режима работы и конструктивного исполнения электродвигателей.

Отказ обмотки статора происходит при работе электродвигателя или при проведении профилактических испытаний. Эксплуатационные высоковольтные испытания корпусной изоляции обмотки статора позволяют судить о ее состоянии; так как при этом испытания витковой изоляции не производятся, то ремонтный персонал не получает данных о ее состоянии. Образовавшееся витковое замыкание приводит к сильному локальному нагреву и, как следствие, к тепловому пробою корпусной изоляции.

С повышением температуры обмотки статора происходит интенсивное старение витковой и корпусной изоляции. Она теряет эластичность и становится хрупкой. Местные перегревы могут возникнуть из-за дефектов активной стали и некачественных паек. При оценке срока службы изоляции принимают, что для изоляции класса В срок ее службы сокращается вдвое с повышением температуры обмотки на 10°С.

На электродвигателях типа ДАЗО имело место разрушение изоляции выводных проводников, соединяющих обмотку с выводами, вследствие их интенсивного нагрева из-за недостаточного сечения меди. Под действием повышенной температуры изоляция стала хрупкой. Повреждению способ­ствовали также перемещения проводников под действием электродинамических усилий (например, при пусках электродвигателя) из-за недостаточно жесткого их крепления в корпусе статора.

Коммутационные перенапряжения возникают при включениях и отключениях электродвигателей. Вследствие этого на изоляцию катушек, расположенных ближе к выводам, действует большее напряжение, чем при нормальном режиме. Повреждение изоляции обмотки статора может происходить при длительной работе электродвигателя на двух фазах.

Однофазные замыкания на землю в сети 6 кВ собственных нужд также могут явиться причиной пробоя изоляции обмоток статоров нес­кольких электродвигателей, питающихся от этой сети, так как их изоляция оказывается при этом под линейным напряжением, превосходящим фазное в 1,73 раза.

К пробою изоляции может также привести местное или общее увлажнение изоляции и наличие агрессивных примесей в окружающей среде: паров кислот, щелочей, масла и др. Увлажнение обмотки статора может произойти из-за нарушения герметичности воздухоохладителей типа вода — воздух; появления воды на наружных поверхностях трубок возду­хоохладителей, вызванного конденсацией паров при подаче в воздухоохладитель слишком холодной воды; . нарушения герметичности системы непосредственного водяного охлаждения; протечек арматуры тепломеханического оборудования и сальниковых уплотнений насосов; попадания атмосферных осадков в двигатель и коробку выводов; попадания воды в систему вентиляции; при гидроуборке помещений.

Читайте также:  Сколько носит коза беременность
Рис 9. Деформация лобовых частей обмотки статора

В связи с маневренностью энергоблоков, работающих в режимах регулирования нагрузки, и с остановами в резерв на выходные дни значительно увеличилось количество пусков электродвигателей собственных нужд, что отрицательно сказалось на состоянии крепления обмотки в пазовой и лобовой частях. При пуске электродвигателей с короткозамкнутым ротором возникают толчки тока, в 5 — 7 раз превышающие его номинальные значения, которые создают в обмотке большие динамические усилия. Эти усилия (до 50-кратного значения номинальных) сказываются преимущественно на лобовых частях обмотки статора, вызывая их деформацию и появление местных дефектов изоляции в виде трещин. Дефекты чаще образуются в местах выхода секций из паза, где возникают наибольшие механические напряжения в изоляции при деформации лобовых частей. Еще большие электродинамические усилия возникают при пусках электродвигателей с приводом, вращающимся в обратном направлении (например, вследствие пропусков шиберов, задвижек и др.).

Недостаточно жесткое крепление отдельных элементов обмотки статора электродвигателей, работающих в режимах частых пусков, приводит к усталостным повреждениям меди проводников катушечных перемычек, выводов и др. Усталостные трещины появляются без заметной пластической реформации. Анализ многочисленных изломов межкатушечных перемычек обмотки статора электродвигателей типа ДАЗО-13-50-4, СДМЗ-20-49-60 и АНЗ-16-44-12 показывает, что профиль излома состоит из двух четко выраженных областей: одной — с грубой шероховатой кристаллической поверхностью, являющейся усталостной зоной, другой — с гладкой бархатистой поверхностью, являющейся зоной мгновенного разрушения. Одна из причин, способствующая этому процессу, — изменение структуры меди вследствие отклонения технологического режима пайки меди медно-фосфористым припоем. Поэтому при перемотках обмоток статоров с использованием старой меди (замена корпусной и витковой изоляции) необходимо тщательно контролировать и осматривать выводные концы катушек и не допускать пережога меди при пайке.

Некачественный ремонт или технически необоснованное увеличение межремонтного периода приводит к резкому ухудшению состояния крепления обмотки. В процессе эксплуатации при работе электродвигателя в анормальном режиме могут возникнуть необратимые деформации обмотки, вызывающие большие повреждения и необходимость ее полной перемот­ки с заменой изоляции (рис. 9). Амплитуды колебаний и перемещений элементов обмотки при ослаблении ее крепления увеличиваются, что ведет к дальнейшему ослаблению и обрыву шнуровых бандажей, ослаблению и выпаданию подклиновых прокладок и пазовых клиньев, деформации бандажных колец, перетиранию изоляции в местах контакта с активными частями и деталями крепления.

В процессе эксплуатации иногда повреждается корпусная изоляция катушек в пазовой части из-за некачественной шихтовки сердечника статора, если отдельные острые кромки сегментов активной стали выступа­ют в паз при выкрашивании отдельных листов (особенно крайних пакетов). Это происходит из-за того, что лист магнитной стали, вибрируя в переменном магнитном поле, перерезает изоляцию до меди. Механические повреждения изоляции обмотки статора происходят также вследствие попадания посторонних предметов в двигатель.

Электрическая изоляция обмотки — наиболее ответственный элемент электрической машины, в значительной степени опреде­ляющий ее габариты, вес, стоимость и надежность.

Пазовые стороны обмотки статора рас­положены в пазах (рис. 8.9), которые мо­гут быть полузакры­тыми (а), полуоткры­тыми (б) и открытыми (в). Перед укладкой проводников 4 обмот­ки поверхность паза прикрывают пазовой (корпусной) изоляцией 2 в виде пазовой коро­бочки. Этот вид изо­ляции должен иметь не только достаточную необходимую

Рис. 8.9. Пазы статора

электрическую, но и механическую прочность, так как на него действуют значительные механические силы, возникающие в процессе paботы машины, а особенно в процессе укладки (уплотнения) проводников обмотки в пазах. В нижней части паза располагают прокладку 1.

Электрическая изоляция проводников друг от друга обеспечи­вается витковой изоляцией, в качестве которой в машинах напря­жением до 660 В используют изоляцию обмоточных проводов, а при напряжении 6000 В и выше эта изоляция требует усиления на каждом проводнике специальной витковой изоляцией. В двух­слойных обмотках между слоями укладывают прокладку 3. Паз закрывают клином 6, под который обычно также кладут изоляци­онную прокладку 5.

Способ изоляции паза и применяемые изоляционные материа­лы зависят от типа обмотки, ее рабочего напряжения и температу­ры перегрева. При выборе электроизоляционных материалов для изоляции паза необходимо, чтобы все материалы имели одинако­вую нагревостойкость.

Изоляционные материалы, применяемые в обмотках электри­ческих машин и трансформаторов, разделяют на пять классов нагревостойкости, отличающихся друг от друга предельно допустимой температурой нагрева:

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector