YR5000245000Kw24極改20極

1、 YR5000-24/2860 10Kv 5000Kw 繞線式異步電動(dòng)機(jī) 24極改20極設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)總結(jié) 一. 前言 YR5000-24/2860 10Kv 5000Kw繞線式異步電動(dòng)機(jī)系包鋼初軋廠連軋車間 650機(jī)架的主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī). 該機(jī)是1989年由哈爾濱電機(jī)廠制造并于同年 8月在包鋼安裝的. 以代替原來由沈陽電機(jī)廠制造的4000Kw電機(jī). 這是國內(nèi)制造的功率最大的高壓繞線式異步電動(dòng)機(jī). 該電機(jī)運(yùn)行 4年來一直運(yùn)行正常. 1993年包鋼初軋廠為了提高連軋車間的產(chǎn)量.提出要把這臺(tái)電機(jī)改為20極. 以提高電機(jī)轉(zhuǎn)速. 由于是繞線式異步電動(dòng)機(jī), 要變極數(shù), 就要定子和轉(zhuǎn)子一起改造. 根據(jù)初軋廠的委

2、托, 我對該機(jī)的改極做了設(shè)計(jì). 包括電磁計(jì)算和線圈設(shè)計(jì). 以下是設(shè)計(jì)總結(jié).二. 原電機(jī)銘牌 YR5000-24/2860 5000Kw 247.5 r/m 功率因數(shù) 0.74 效率 94% 絕緣等級(jí) F/F 級(jí) 定子電壓 10Kv 定子電流 402A 接法 2Y 轉(zhuǎn)子電壓 1850V 轉(zhuǎn)子電流 1639A 接法 2 定子重量 21500Kg 轉(zhuǎn)子重量 21500Kg 總重量 640000Kg 哈爾濱電機(jī)廠 1989年 1月出品 出廠編號(hào) 7-15904 三. 原定子鐵心繞組數(shù)據(jù) 1.鐵心 Da=2860 Di=2540 Lt=1010 (17段) Z=216 bn*hn 14.4*80.0(迭

3、片尺寸. 迭片公差0.4mm) 2.繞組 2p=24 q=3.0 y=8 (1-9) a=2Y 3.原線圈 導(dǎo)線 2-3.0*6.3 SBEMB-40/155 單玻雙層聚酰亞胺薄膜繞包線 繞法 上下兩根并繞 匝數(shù) 4匝/只 匝間絕緣 0.13*25 有機(jī)硅玻璃云母帶 4.繞組每相串聯(lián)匝數(shù) W=216/3/2*4=144匝四. 根據(jù)原線圈實(shí)物, 核算線圈尺寸, 發(fā)熱參數(shù)和槽內(nèi)填充. 1熱負(fù)載 11導(dǎo)線線規(guī) 3.0*6.3 導(dǎo)線截面 S=18.35mm# 12電流密度 J=402/2/(2*18.35)=5.4768A/mm# 13線負(fù)載 A=402/2*4*2*216/(254*3.1416)=

4、435.2675A/cm 14熱負(fù)載 AJ=5.4768*435.2675=2383.890 15評論: 根據(jù)電機(jī)工程手冊第20篇"異步電機(jī)"第 3章 <電磁設(shè)計(jì)> P20-20. 圖20.3-2."異步電動(dòng)機(jī)基本系列產(chǎn)品電磁負(fù)荷范圍" 對于本機(jī) (極距TAO=332.5mm) J可取 4.5-5.2 本機(jī)偏高 A可取 400-480 本機(jī)合適 AJ可取1800-2400本機(jī)合適, 接近上限. 但是對于 F級(jí)可以. 2導(dǎo)線絕緣和匝間絕緣 21導(dǎo)線 SBEMB-40/155 單玻雙層聚酰亞胺薄膜繞包線. 這個(gè)尺寸很難做雙薄膜線. 22絕緣后的導(dǎo)

5、線尺寸為 3.4*6.7 則 A-a 0.40mm B-b 為 0.40mm 23匝間絕緣 0.13*25 有機(jī)硅玻璃云母帶 根據(jù)圖紙尺寸反算出匝間絕緣厚度 高度 29.5/4-2(3.4+0.02)=0.535mm 一層半迭包. 寬度 7.4-(6.7+0.1)=0.60mm 也符合一層半迭包. 24說明: 根據(jù)現(xiàn)行的匝間試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) (JB293-87) 單只線圈的沖擊試驗(yàn)電壓為2*Un+2500=22500V 平均每匝承受的試驗(yàn)電壓是5625V 太高了. 本機(jī)現(xiàn)在標(biāo)注的試驗(yàn)電壓是每匝2000V.不符合要求. 匝間絕緣厚度 0.935mm是否合格沒有根據(jù). 3線圈尺寸計(jì)算: 31匝間: 高度(

6、3.40+0.02)*2+0.535)*4=29.5mm (這樣與圖紙相符) 寬度 6.70+0.10+0.70=7.5mm (這樣與圖紙相符) 32主絕緣: 由圖紙標(biāo)注主絕緣與匝間之間的尺寸差確定). 高度 29.5+6.2=35.7mm (這樣與圖紙相符) 寬度 7.4+6.2=13.6mm (這樣與圖紙相符) 主絕緣厚度含防暈層只有6.2mm也不厚. 4迭片以后的槽尺寸 (沖片尺寸減去迭片公差0.4mm) 寬度 14.4-0.4=14.0mm 高度 80.0-0.4=79.6mm 5槽內(nèi)填充 寬度 14.0-13.6=0.4mm (松緊正常, 也不富裕) 高度 79.6-2*35.7=8

7、.2mm(對10Kv電機(jī)也不富裕) 高度分配為 槽底1.0mm,層間2.0mm,槽楔4.0mm,楔上0.5mm,共 7.5mm 楔下還有0.7mm 作為調(diào)節(jié)線圈公差用. 很緊張. 線圈必須做好.五. 改20極的計(jì)算 1改20極前后的極距 11按數(shù)值算為 24極 2540*3.141592654/24=332.48mm 20極 2540*3.141592654/20=398.98mm 12按槽數(shù)算為 24極 216/24=9槽 20極 216/20=10.8槽 2改20極前后的每極每相槽數(shù) 24極 q=216/(3*40)=3.0 20極 q=216/(3*20)=3.6 3改20極前后的槽節(jié)距

8、和短距比24極時(shí)y=8 (1-9) 8/9=0.888889 20極時(shí) y=10(1-11) 10/10.8=0.926 y=9 (1-10) 9/10.8=0.0.8333 從抵消高次諧波的角度取 5/6的短距最好 5/6=0.83333 與第二種節(jié)距一致. 因此選 1-10 4改20極前后極后的基波繞組系數(shù) 41短距系數(shù) 24極時(shí) Ky=Sin(8/9*90)=0.9848078 20極時(shí) Ky=Sin(9/10.8*90)=0.9659258 42分布系數(shù) 24極時(shí) Kp=0.5/(3*Sin(30/3)=0.9597951 20極時(shí) Kp=0.5/(18*Sin(30/18)=0.95

9、5064 (3.6=36/10=18/5 所以按18計(jì)) 43基波繞組系數(shù) 24極時(shí) Kw1=0.9848078*0.9597951=0.94521 20極時(shí) Kw1=0.9659258*0.9550643=0.92252 524極改20極后的匝數(shù)計(jì)算 5124極改20極以后, 極距和每極下的面積之比為24/20=1.2 若氣隙磁通密度不變. 則每極有效磁通也增加為原來的1.2倍 52原來每相串聯(lián)匝數(shù)為4*3*12=144匝 (每支路12個(gè)極相組) 有效匝數(shù) 144*0.9452136=136.1076 現(xiàn)在每相串聯(lián)匝數(shù)為可取144/1.2=120匝. 53每線圈匝數(shù)為 120/10/3.6=

10、3.333 (每支路10個(gè)極相組) 而且現(xiàn)在的繞組系數(shù)比原來的低. 3.3333*0.94521/0.92252=3.415 應(yīng)該取3.5匝. 54這樣相當(dāng)于比計(jì)算值多 3.5/3.415=1.0248 多2.48% 若不考慮飽和的影響, 氣隙磁密相應(yīng)減小 2.48% 55上計(jì)算機(jī)上算出的實(shí)際值是8712.737/8816.925=0.9882 這是由于20極的壓降系數(shù)Ke比24極的壓降系數(shù)小. 感應(yīng)電勢略高的原因. 24極的壓降系數(shù)查表值是0.922,實(shí)際的計(jì)算值是0.9445. 20極的感應(yīng)電勢為5484.8V.932,24極的感應(yīng)電勢為5427.093V.因此趨勢是對的. 24極改20極

11、以后齒磁密相應(yīng)減小. 軛磁密相應(yīng)增加. 以后計(jì)算的趨勢也是是對的. 56但是現(xiàn)在是分?jǐn)?shù)槽, 無法做分?jǐn)?shù)的匝數(shù).可以按照等效的辦法, 做成4Y接線, 每只線圈 7匝. 定子是 216槽. 20極. 每極每相槽數(shù) q=3.6. 每 5組線圈一個(gè)輪回. 因此可以做成 4路. 最多也只能做成 4路. 57繞組排列為 A 3 4 4 4 33 4 4 4 33 4 4 4 33 4 4 4 3每相 72個(gè). C 4 4 3 3 44 4 3 3 44 4 3 3 44 4 3 3 4每相 72個(gè). B 3 3 4 4 43 3 4 4 43 3 4 4 43 3 4 4 4每相 72個(gè). 58改20極以

12、后的每相串聯(lián)匝數(shù) W=72*7/4=126匝 有效匝數(shù) 126*0.92252136=116.23777 24極改20極所需的有效匝數(shù)為136.1076/1.2=113.423 實(shí)際的每相有效匝數(shù)為116.2375. 比需要值高. 116.10777/113.423=1.0248 高2.48%,與以前的計(jì)算是一致的 624極改20極后導(dǎo)線截面的選擇 61確定匝間絕緣種類和匝間絕緣的厚度 現(xiàn)在線圈匝數(shù)為 7匝. 根據(jù)現(xiàn)行的匝間試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(JB/Z293-87).單只線圈的沖擊試驗(yàn)電壓為2*Un+2500=22500V 平均每匝承受的試驗(yàn)電壓是22500/7=3214V 應(yīng)該選擇SBEFB-90/1

13、55-2N 自粘性玻璃絲包云母帶繞包線. A-a 0.90mm B-b 0.85mm 云母帶兩層半迭包. 按照上海電機(jī)廠的絕緣規(guī)范用SBEFB-70/155-2N 云母帶繞包線. A-a 0.70mm B-b 0.65mm 云母帶兩層1/4迭包.這種線因云母帶的迭包率低, 我覺得不太好. 按照1991年我作為評委參加云母帶繞包線的國家級(jí)鑒定會(huì)時(shí), 會(huì)上介紹的云母帶繞包線絕緣的選擇原則, 每匝承受的平均沖擊電壓大于 3000V時(shí)就應(yīng)該選擇SBEFB-90/155-2N.而且本機(jī)對包鋼太重要了. 匝間絕緣必須很可靠才行. 因此先按照 SBEFB-90/155-2N算. 若尺寸實(shí)在安排不下,導(dǎo)致電流

14、密度太大的話. 可選擇新產(chǎn)品SBEMFB-70/155-2N自粘性雙玻璃絲包云母帶聚酰亞胺薄膜繞包線. 它的絕緣性能與SBEFB-90/155一致. 至SBEMB-60/155-2N聚酰亞胺薄膜繞包線, 因最大絕緣厚度只有0.60mm, 擊穿電壓只有5500V,也比較低. 故不做考慮. 62幾種導(dǎo)線的性能比較如下導(dǎo)線型號(hào) SBEFB-70/155-2N SBEFB-90/155-2N SBEMFB-70/155-2N導(dǎo)線名稱 自粘玻璃絲包 自粘玻璃絲包 自粘玻璃絲包 云母帶繞包線 云母帶繞包線 云母帶薄膜繞包線絕緣結(jié)構(gòu) 0.10云446-1S 0.10云446-1S 0.03亞胺薄膜 1/4迭

15、包兩層 半迭包兩層 0.10云446-1S 各半迭包一層 迭包重疊率 25% 48-50% 48-50%絕緣厚度 0.70mm 0.90mm 0.70mm彎曲絕緣不開裂10a,10b 10a,10b 10a,10b 常態(tài)擊穿電壓 直線/8000V 直線/10000V 直線/10000V 10a/6000V 10a/7500V, 10a/7500V 63確定主絕緣種類和主絕緣的厚度 主絕緣選用 F級(jí)5440-1改性桐馬環(huán)氧粉云母帶. 它的介電強(qiáng)度可達(dá)到32-34Kv/mm, 而 B級(jí)的5438-1的介電強(qiáng)度只有24-26Kv/mm.而且它的機(jī)械柔韌性能也比較好. 是現(xiàn)在的通用的 F級(jí)云母帶. 原

16、電機(jī)用的羧酸鹽玻璃粉云母帶和辛酸鋅玻璃粉云母帶因其絕緣性能不穩(wěn)定, 都已不再生產(chǎn). 絕緣厚度現(xiàn)在上海電機(jī)廠含防暈層為雙邊6.0mm,不含防暈層為雙邊5.7mm,為了保險(xiǎn)起見希望增加0.5mm,到6.5mm. 由于該機(jī)對包鋼很重要, 一旦停產(chǎn)損失很大. 所用高壓電機(jī)應(yīng)該是采用加強(qiáng)絕緣. 并且應(yīng)該完全按照有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn). 所以我把匝間絕緣和主絕緣都加強(qiáng)了. 64按照槽內(nèi)尺寸倒算可以采用的導(dǎo)線尺寸 641槽寬14.0mm 線圈寬度可以做到13.60mm 槽深79.6mm 線圈高度可以做到 (79.6-8.0)/2=35.80mm 642匝間的尺寸分別為 寬13.60-6.5=7.10mm 高3

17、5.80-6.5=29.30mm 643絕緣導(dǎo)線的尺寸 A=29.30/7-0.02=4.17mm B=7.10mm 644減去匝間絕緣裸線的尺寸為 a=4.17-0.90=3.27mm b=7.1-0.85=6.25mm 645按照現(xiàn)行的新系列線規(guī)表, 可取3.15*6.0. 其導(dǎo)線截面為 S=18.35mm# 與原來一樣. 646若需要增容, 可取3.15*6.3. 其導(dǎo)線截面為 S=19.30mm# 647由于沒有提出改極后相應(yīng)增容的要求. 就取3.15*6.0 724極改20極后發(fā)熱的計(jì)算 71導(dǎo)線線規(guī) 3.15*6.0 導(dǎo)線截面 S=18.35mm# 按額定電流402A計(jì)算 72電流

18、密度 J=402/2/(2*18.35)=5.4768A/mm# 與原來一致. 73線負(fù)載 A=402/4*7*2*216/(254*3.1416)=380.859A/cm降低12.5% 74熱負(fù)載 AJ=5.4768*380.859=2085.889 75評論: 根據(jù)電機(jī)工程手冊第20篇"異步電機(jī)"第 3章 <電磁設(shè)計(jì)> P20-20. 圖20.3-2."異步電動(dòng)機(jī)基本系列產(chǎn)品電磁負(fù)荷范圍" 對于改極以后(極距TAO=398.98mm) J可取 4.6-5.3 現(xiàn)在偏高 A可取 410-490 現(xiàn)在偏低 AJ可取2000-2600本機(jī)合適,

19、 接近下限. 若按照上限2600,則改極數(shù)后可以增容.電流可增加的倍數(shù)為 SQR(2600/2085.89)=1.116.即增容11.6% 8為了比較改極數(shù)前后的電機(jī)性能. 對原24極和改為20極以后的電機(jī)參數(shù)都做了電磁計(jì)算. 并且由于變極前后匝數(shù)只相差1/8,同時(shí)考慮一個(gè)能否利用原有線圈, 只是按照20極的極相組重新接線的方案. 一起上計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算. 三種計(jì)算的比較如下:(以下都是計(jì)算值. 因?yàn)椴恢涝姍C(jī)用的是什麼牌號(hào)的硅鋼片. 所用的磁化化曲線與設(shè)計(jì)者不盡相同.計(jì)算值有一定偏差. 但是在3%之內(nèi). 而且作為三個(gè)方案的對比. 鐵心的條件是一致的. 也沒有關(guān)系. <附錄 1>

20、YR5000-24/2860 10Kv 5000Kw 繞線式異步機(jī) 改20極 5000Kw 的兩個(gè)方案及與原電機(jī)的比較 項(xiàng) 目 原24極電機(jī) 改20極的兩個(gè)方案 新制線圈 原線圈改接額定功率 5000Kw 5000Kw 5000Kw同步轉(zhuǎn)速 250r.p.m. 300r.p.m. 300r.p.m.額定轉(zhuǎn)速 247.61 297.85 297.46 額定轉(zhuǎn)矩 19688.2Kg.M 16367.3Kg.M 16388.8Kg.M額定電壓 10Kv 10Kv 10Kv銘牌電流 402A - -計(jì)算電流 411.6A 417.3A 383.11A線圈匝數(shù) 4匝/只 7匝/只 4匝/只每相匝數(shù) 14

21、4匝/相 126匝/相 144匝/相接線路數(shù) 2Y 4Y 線 規(guī) 2-3.0*6.30 2-3.0*6.30 2-3.0*6.30線圈節(jié)距 Y=8(1-9) Y=9(1-10) Y=8(1-9)短 距 比 8/9=0.8889 9/10.8=0.8333 8/10.8=0.7407短距系數(shù) 0.9848079 0.9659259 0.9182162分布系數(shù) 0.9597949 0.9550644 0.9550644繞組系數(shù) 0.9452136 0.9225214 0.8769556有效匝數(shù) 136.11 116.24 126.28壓降系數(shù) 0.9445 0.9525 0.9532感應(yīng)電勢 54

22、27.09V 5484.83V 5484.83V飽和系數(shù) 1.22 1.20 1.11 每極磁通 1.827E+07 2.161E+07 1.975E+07氣隙磁密 8816.9Gs 8712.7Gs 8223.2Gs定子齒磁密 16150.7Gs 15959.8Gs 15063.0Gs定子軛磁密 14447.7Gs 17082.1Gs 15618.1Gs轉(zhuǎn)子齒磁密 15747.9Gs 15561.8Gs 14687.3Gs轉(zhuǎn)子軛磁密 12361.7Gs 14615.7Gs 13363.1Gs勵(lì)磁電流 232.3A 252.3A 190.7A標(biāo) 么 值 0.804809 0.873950 0.

23、660447電抗計(jì)算系數(shù) 0.05556 0.04863 0.05739定子漏抗 x1 0.06897 0.05440 0.07089轉(zhuǎn)子漏抗 x2 0.06397 0.04783 0.05735總電抗 X 0.1367 0.10462 0.13105最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 3.2527 4.2626 3.4185 對24極轉(zhuǎn)矩 3.2527 3.5522 2.8487 功率因數(shù) 0.7374 0.7290 0.7923 效率 95.16% 94.91% 95.09% 匝間絕緣厚度 0.94mm 0.90mm 0.94mm 主絕緣厚度 6.20mm 6.20mm 6.20mm定子電流密度 5.6074

24、5.6849 5.2195 線負(fù)荷 445.64 395.33 414.82 熱負(fù)荷 2498.91 2247.37 2165.14定子銅損 71.08 Kw 63.92 Kw 61.59 Kw定子鐵損 82.96 Kw 101.28 Kw 86.50 Kw定子損耗 154.04 Kw 165.20 Kw 148.09 Kw 總損耗 256.79 Kw 268.41 Kw 257.98 Kw 定子鐵心溫升 48.92 K 44.56 K 40.64 K定子線圈溫升 74.35 K 65.91 K 62.07 K轉(zhuǎn)子空載電壓 1836.9V 2168.5V 1997.5V轉(zhuǎn)子額定電流 1653.

25、4A 1395.7A 1522.5A轉(zhuǎn)子電流密度 5.6486 4.7680 5.2012 線負(fù)荷 345.36 291.51 318.00 熱負(fù)荷 1950.79 1389.91 1653.99轉(zhuǎn)子鐵心溫升 41.62 K 34.34 K 40.64 K轉(zhuǎn)子線圈溫升 54.43 K 39.59 K 62.07 K 9通過以上計(jì)算可以看出: 91原電機(jī)的設(shè)計(jì)氣隙磁通密度較高, 鐵心齒磁密和軛磁密也比較高, 氣隙相對也比較大. 因此勵(lì)磁電流較大, 功率因數(shù)較低,最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)較高, 定子電流的標(biāo)么值也較高. 它的參數(shù)范圍特征與同期生產(chǎn)的前兩機(jī)架的YR2000-20/2150 10Kv 2000Kw

26、 繞線式異步機(jī)和相似. 我想. 因?yàn)槭亲鳛檫B軋機(jī)上的電機(jī), 其設(shè)計(jì)思想主要是提高最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù). 因此對勵(lì)磁電流和功率因數(shù)做了一定的犧牲. 92原電機(jī)所采取的定子電流密度較高,因此熱負(fù)荷和定子線圈偏高. 但是還都在允許范圍之內(nèi). 對于 F級(jí)絕緣.定子線圈計(jì)算溫升在74.4K,還有一點(diǎn)裕度. 93改為20極, 采用新制線圈, 并且選用比較好的短距系數(shù). 這時(shí)的短距系數(shù)比原電機(jī)小. 因此使得基波繞組系數(shù)有所減小. 如前面所計(jì)算, 有效匝數(shù)比保持氣隙磁密不變所計(jì)算出的需要匝數(shù)增加很少. 因此氣隙磁密和齒磁密稍有減少. 氣隙磁密由8816.9GS減少為8712.7Gs, 減少1.18% 定子齒磁密由16

27、150.7Gs 減少為15959.8Gs,減少1.18% 轉(zhuǎn)子齒磁密由15747.9GS 減為為15561.8Gs,減少1.18% 但是因?yàn)槊繕O氣隙面積增加20%, 相應(yīng)地軛磁密增加. 定子軛磁密由14447.7Gs 增加為17082.1Gs,增加18.23% 轉(zhuǎn)子軛磁密由12361.7GS 增加為14615.7Gs,增加18.23% 94這樣使總的勵(lì)磁安匝增加, 勵(lì)磁電流增加. 勵(lì)磁電流由232.3A增加到252.3A, 增加8.61% 勵(lì)磁電流標(biāo)么值由0.804809增加到0.873950 95勵(lì)磁電流的增加導(dǎo)致功率因數(shù)的下降 功率因數(shù)由0.7374降至0.7290, 下降1.14% 96

28、勵(lì)磁電流的增由導(dǎo)致定子電流的增加 定子電流由411.6A增加至417.3A, 增加1.38% 97由于軛磁密的增加大于齒磁密的減小, 使定子鐵損增加. 定子鐵損由82.96Kw 增加至101.28Kw, 增加22.1% 雖然由于匝數(shù)減少使銅損減少, 但是仍使定子損耗和總損增加, 使效率降低. 定子損耗由154.04Kw增至165.20Kw, 增加7.24% 總損耗由256.79Kw增至268.41Kw, 增加4.53% 效率由95.16%降至94.91% 98最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)有增加 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)由 3.2527 增至 4.2626 但是由于轉(zhuǎn)速增加, 額定轉(zhuǎn)距減小, 實(shí)際上相當(dāng)于絕對值 只增加3.

29、5522/3.2527=1.092 99定子電流增加, 電流密度增加. 但是由于每槽線數(shù)減少,線負(fù)荷減小. 熱負(fù)荷減小. 熱負(fù)荷由2498.91 減至2247.37, 減小10.07% 910相應(yīng)地鐵心和線圈溫升降低 定子鐵心溫升由48.92K降至44.56K 定子線圈溫升由74.41K降至65.91K 911轉(zhuǎn)子空載電壓升高和轉(zhuǎn)子電流減小. 轉(zhuǎn)子空載電壓由1836.9V 增至2168.5V 轉(zhuǎn)子額定電流由1653.4A 減至1395.7A 912相應(yīng)地轉(zhuǎn)子熱負(fù)荷及鐵心線圈的溫升也降低 轉(zhuǎn)子電流密度由5.6486降至4.7680 線負(fù)荷由345.36降至291.51 熱負(fù)荷由1950.8降至1

30、389.9 轉(zhuǎn)子鐵心溫升由41.62K降至34.34K 轉(zhuǎn)子線圈溫升由54.43K降至39.59K 由此比較可以看出: 新設(shè)計(jì)的24極改20極方案. 除了由于軛磁密增加引起的勵(lì)磁電流增加、鐵損增加、功率因數(shù)降低、定子電流增加和轉(zhuǎn)子電壓增加等問題外. 轉(zhuǎn)距不低, 效率雖有一點(diǎn)降低但是符合標(biāo)準(zhǔn)要求. 定轉(zhuǎn)子繞組的熱負(fù)荷與鐵心及線圈溫升都有降低. 可以通過. 電機(jī)還可以適當(dāng)增容. 根據(jù)熱負(fù)荷不超過 F級(jí)允許的熱負(fù)荷2700估算, 改20極后可以增容 SQR(2700/2247.37)=1.096 即增容9.6%左右. 10線圈不動(dòng), 僅極相組重新組合, 改接成20極的方案可以同時(shí)從表中看出. 也是可

31、行的. 就不再具體分析了.六. 線圈絕緣工藝 1匝間模壓直線部分固化成型. 預(yù)熱后上模.180度20分鐘. 上下模要輕拿輕放, 待線圈冷卻后再拆脫模帶. 以防變形. 2引線 0.14*25 5443-1 半迭包 9層. 比電機(jī)廠的規(guī)范多一層. 再加包一層 0.10*25滌淪玻璃絲交織帶. 引線絕緣包扎進(jìn)斜邊100mm,出鼻端30mm. 并要注意搭接處必須層層過渡形成錐體搭接. 3主絕緣 31直線部分 0.14*25 5440-2改性桐馬環(huán)氧粉云母帶半迭包14-15層 壓縮后絕緣厚度 6.3-6.5mm (包括防暈層) 32端線部分 0.14*25 5440-2 半迭包11層. 絕緣計(jì)算厚度為6

32、.9mm(不包括防暈層和保護(hù)帶) 33端部絕緣與引線層層迭壓往前包. 最后一層, 下線包到斜邊與鼻端相切處. 上線盡量往前包把引線緊靠鼻端. 34最后一層云母帶和保護(hù)布帶都要左右交叉勒緊. 35端部保護(hù)帶 0.10*25滌淪玻璃絲交織帶半迭包一層. 包進(jìn)鐵心10mm 4防暈處理 按一級(jí)恒電阻防暈處理工藝(電機(jī)工程手冊P19-71表19.4-22) 進(jìn)行. 5主絕緣模壓 51130度預(yù)熱. 時(shí)間根據(jù)云母帶的膠化時(shí)間試驗(yàn)進(jìn)行. 52前一只線圈模壓完成后, 停電降溫, 清理下模.下一只上模溫度不超過 150度. 53上模后逐漸升溫壓緊. 避免流膠過多. 上壓鐵緊靠后 180度熱壓 1小時(shí). 54下模

33、后認(rèn)真測量尺寸. 按計(jì)算單所給的名義尺寸. 取下公差. 寬度公差 -0.2mm 高度公差-0.3mm七. 嵌線絕緣和工藝 1端箍絕緣 0.14*25 5440-1 半迭包11層 再包 0.04*25聚酯薄膜熱收縮帶 1層. 加熱固化. 再包 0.10*25滌淪玻璃絲交織帶半迭包一層. 端箍與線圈之間墊 1-2層 3mm厚的滌淪適形氈. 2槽內(nèi)墊條 槽底 0.5*16*500 3240 環(huán)氧酚醛玻璃布板 1層. 層間 1.5*16*560 3240 環(huán)氧酚醛玻璃布板 1層. 楔下 (調(diào)節(jié)槽內(nèi)填充用, 是否需要視松緊程度而定) 0.5*16*600 3240 環(huán)氧酚醛玻璃布板 1層. 短鐵心的一臺(tái)

34、相應(yīng)地短100mm 3槽楔 5mm厚 3240 環(huán)氧酚醛玻璃布板.(槽內(nèi)緊張, 可凸出鐵心 1mm) 總長為480mm(每端伸出鐵心15mm) 可用 160mm 3條. 短鐵心的一臺(tái)可用 190mm 2條. 端面要刨齊, 以免打劈. 4梆扎 用 6mm滌淪護(hù)套玻璃絲繩. 線圈下線邊與端箍接觸處墊入 1-2層 3mm厚滌淪氈, 并用滌淪護(hù)套玻璃絲繩梆扎牢. 上線兩線圈之間綁一處. 綁在斜邊中間. 5連接線絕緣 51相內(nèi)線圈連接線 0.14*25 5440-1 半迭包10層 (比電機(jī)廠規(guī)范多 2層) 再包 0.10*25滌淪玻璃絲交織帶半迭包一層. 52極間聯(lián)接 0.14*25 5440-1 半迭

35、包12層 (比電機(jī)廠規(guī)范多 2層) 再包 0.10*25滌淪玻璃絲交織帶半迭包一層. 53上下引線頭各用 6mm滌玻繩綁一周. 54極間連線綁扎時(shí)互相用滌綸氈 3層墊起來, 再用滌玻繩綁緊. 每根連線綁兩處. 6引出線 使用JBHF-10000V硅橡膠橡皮電纜. 35平方毫米八. 定子繞組絕緣處理 1定子嵌線后經(jīng)試驗(yàn)合格后, 整個(gè)定子繞組浸 F級(jí)1044桐馬環(huán)氧浸漬漆2次. 每次浸漆后應(yīng)烘干. 2浸漆烘干后在熱狀態(tài)下噴西絕185#聚酯涼干紅磁漆 1次.九. 試驗(yàn)規(guī)范 1線圈 11匝間沖擊電壓試驗(yàn) 根據(jù)JB/Z293-87規(guī)定: 沖擊電壓峰值為 2*Un+2500=22500V. 每只線圈沖擊

36、5次 12工頻耐壓試驗(yàn) 根據(jù)JB6204-92規(guī)定: 10000Kw 以下電機(jī), 線圈試驗(yàn)電壓有效值為 2.75*Un+4500=32000V 增加3000V 實(shí)際耐壓35000V 電極長度為 Lt(鐵心長)+20mm. 耐壓時(shí)間每只 1分鐘.(工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)間都為1分鐘.不重復(fù)說明) 以下為考核試驗(yàn). 非必做項(xiàng)目. 可抽樣進(jìn)行. 13瞬時(shí)工頻擊穿電壓. 室溫, 變壓器油中進(jìn)行, 升壓速度1000V/S.電極長度為鐵心長度. 合格品 70KV, 14瞬時(shí)工頻擊穿場強(qiáng). 室溫, 變壓器油中進(jìn)行, 升壓速度1000V/S.電極長度為鐵心長度.絕緣厚度從裸線算起. 擊穿場強(qiáng)=擊穿電壓/平均絕緣厚度.

37、合格品 20KV/mm, 一等品 24KV/mm, 優(yōu)等品 27KV/mm 15常態(tài)介質(zhì)損失角正切 用高壓電橋, 應(yīng)符合GB311"高電壓試驗(yàn)技術(shù)".室溫下帶護(hù)環(huán), 0.6U 合格品 2.5%, 一等品 2.0%, 優(yōu)等品 1.5% 16常態(tài)介質(zhì)損失角正切增量 以0.8U和0.2U時(shí)的介質(zhì)損失角正切之差作為常態(tài)介質(zhì)損失角正切增量 合格品 2.0%, 一等品 1.5%, 優(yōu)等品 1.0% 17熱態(tài)介質(zhì)損失角正切(130度 1小時(shí)) 合格品 8.0%, 一等品 6.0%, 優(yōu)等品 5.0% 18起暈電壓 在暗室, 以目測為準(zhǔn). 抽檢 10% >1.5*U 為合格. 2嵌線

38、 21單只線圈下槽內(nèi) 2.50*U+2500=27500V 22.接線后, 浸漆前 2.25*U+2000=24500V 3成品 電機(jī)組裝后 2*U+1000=21000V 4為便于和以后的運(yùn)行情況比較, 可加做直流耐壓 (但是不能由此代替交流耐壓) 最高試驗(yàn)電壓為 3.5*U=35000V 每 5000V做一個(gè)點(diǎn), 每檔下維持 1分鐘. 泄漏電流應(yīng)該與電壓成正比. 在最高試驗(yàn)電壓時(shí)泄漏電流不應(yīng)大于20微安. 包鋼電修廠張繼遠(yuǎn) 1993年 5月初稿注: 以上是24極改20極的設(shè)計(jì)和工藝要求. 后來由于5000Kw電機(jī)若改成20極以后與前兩個(gè)機(jī)架不好匹配. 此改造計(jì)劃未能實(shí)施. 但是把此設(shè)計(jì)方案

39、和工藝總結(jié)出來, 對于以后的工作還是有益的. YR5000-24/2860 10Kv 5000Kw 繞線式異步電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)子支架開裂和鍵松動(dòng)事故的處理總結(jié) 一. 前言 YR5000-24/2860 10Kv 5000Kw繞線式異步電動(dòng)機(jī)系包鋼初軋廠連軋車間 650機(jī)架的主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī). 該機(jī)是1989年由哈爾濱電機(jī)廠制造并于同年 8月在包鋼安裝的. 以代替原來由沈陽電機(jī)廠制造的4000Kw電機(jī). 這是國內(nèi)制造的功率最大的高壓繞線式異步電動(dòng)機(jī).該電機(jī)運(yùn)行 8年來一直運(yùn)行正常. 隨著初軋廠連軋車間產(chǎn)量的不斷提高, 電機(jī)的作業(yè)率也不斷提高. 于1997年發(fā)生了轉(zhuǎn)子支架開裂和鍵松動(dòng)事故. 新購一個(gè)轉(zhuǎn)子需要

40、外購資金 130萬元. 并且制造周期長. 生產(chǎn)上等不得. 電修廠依靠依靠自己的力量分析了事故發(fā)生的原因并因地制宜確定了修理方案. 對該轉(zhuǎn)子進(jìn)行了修復(fù).二. 原電機(jī)銘牌 YR5000-24/2860 5000Kw 247.5 r/m 功率因數(shù) 0.74 效率 94% 絕緣等級(jí) F/F 級(jí) 定子電壓 10Kv 定子電流 402A 接法 2Y 轉(zhuǎn)子電壓 1850V 轉(zhuǎn)子電流 1639A 接法 2 定子重量 21500Kg 轉(zhuǎn)子重量 21500Kg 總重量 640000Kg 哈爾濱電機(jī)廠 1989年 1月出品 出廠編號(hào) 7-15904 三. 事故原因分析 YR5000-24/2860電機(jī)轉(zhuǎn)子支架是由焊

41、在輪箍上的兩道幅板上面沿軸向敷設(shè)12根筋焊接而成的籠形結(jié)構(gòu). 在這12根支架筋上開槽,并放置12對切向鍵. 由這12對切向鍵把轉(zhuǎn)子鐵心撐緊而傳遞轉(zhuǎn)矩. 哈爾濱電機(jī)廠設(shè)計(jì)的這個(gè)轉(zhuǎn)子支架的12根筋的兩端伸出幅板的長度較長, 形成懸臂梁狀態(tài). 支架筋是沿軸向均勻傳遞轉(zhuǎn)矩的. 這樣支架筋在與幅板焊接處所受到的扭力就很大. 在有些切向鍵松動(dòng)而不傳遞轉(zhuǎn)矩后, 其余支架筋所受到的扭力就更大, 而發(fā)生斷裂.四. 修理方案要點(diǎn) 1.12根支架筋加固. 特別是已經(jīng)斷裂的更應(yīng)加固好. 可以在支架筋的懸出部位兩側(cè)沿切向加三角形撐塊焊牢. 支架筋下面也可以沿徑向加焊三角支撐塊. 但不如切向作用大. 2.12對切向鍵更換

42、. 認(rèn)真研配. 3.鐵心加熱再把鍵打緊打鍵.這是為了使傳遞扭矩的切向鍵在電機(jī)運(yùn)行時(shí)不松弛. 要求在鐵心比支架溫度高 35-40度的條件下, 將鍵再楔緊. 4.由于鐵心不可避免地產(chǎn)生變形和偏心,為此應(yīng)該把轉(zhuǎn)子鐵心表面車園. 以免由于氣隙不均而產(chǎn)生電磁振動(dòng). 5.以上處理的轉(zhuǎn)子應(yīng)該作靜平衡.五.電修廠所做的工作 1.12對切向鍵的研配 2.鐵心加熱, 與支架形成需要的溫差. 并均勻把鍵打緊. 3.核算能否車削轉(zhuǎn)子表面.六. 鐵心加熱方案 1.若按照電機(jī)廠的加熱方案是對鐵心進(jìn)行感應(yīng)加熱. 即在鐵心外園上纏繞一定匝數(shù)的電纜通入工頻交流電, 利用鐵心的磁滯和渦流效應(yīng)使鐵心發(fā)熱. 但現(xiàn)在鐵心上有線圈, 就

43、不能再用感應(yīng)加熱. 2.于是考慮能否對線圈通電加熱 (1).從滑環(huán)通三相交流 該電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓U2=1850V,轉(zhuǎn)子電流I2=1639A 三角形接法. 單獨(dú)給轉(zhuǎn)子通電時(shí)的短路電壓大約為額定電壓的1/5-1/6,即 308V-370V, 此電源在現(xiàn)場難以找到.(沒有這麼大的功率) 雖然此方案的三相電流一致, 發(fā)熱也均勻. 但電源解決不了, 只能放棄. (2).用直流電. 我廠有30Kw 6V/12V 5000/2500A直流發(fā)電機(jī). 考慮能否用它供電. 從滑環(huán)上任意兩個(gè)環(huán)通電, 相當(dāng)于兩相繞組串聯(lián)后再與第三相繞組并聯(lián). 經(jīng)計(jì)算每相繞組的電阻為0.0158歐姆. 按此接法, 從滑環(huán)上測得的總電阻為 0.01053歐姆. 電壓12V時(shí)的電流為1140A,功率為13.68Kw 還有一種接法. 把一相短路, 另兩相并聯(lián). 總電阻為0.0079 歐姆. 電壓為 12V時(shí)的電流為1519A.功率為18.23Kw.比第一種接法高33% 因此選用第二種接法. 但即使這樣加熱功率還偏低. 把發(fā)