谈高压电机质量控制的关键点

有一个团队到企业参观，对高压电机线圈制作的过程颇感兴趣，而对于一层又一层绝缘的包扎过程觉着特别不可思议。着实，高压电机线圈的加工是非常繁琐的工艺，即使采用了自动化的设备，总有一些环节需要手工一下一下的完成。其实每一项认为繁琐的内容都有其必要性的道理，今天Ms.参与各位分享一下定子绕组紧固的理论要求，也许对于制造过程的内容也就见怪不怪了。

定子绕组在运行中受到电磁力的作用，当出线端发生突然短路时，电磁力将增大数十倍。此外高压电机的线圈与槽壁如接触不良，将出现电容放电，产生电腐蚀作用，立式电机还须防止线棒下沉。因此，定子绕组也必须采取可靠的紧固措施。

1槽内线棒所受的电磁力及其紧固

铁心槽内线棒所受的电磁力正比于上、下层线棒电流的乘积及槽内线棒长度;而反比于定子槽宽。力的作用方向为当同槽线棒中的电流方向相同时，电磁力将两层线棒均压向槽底;当槽内两层线棒中的电流方向相反时，电磁力将上层线棒压向槽楔，下层线棒压向槽底。同槽线棒如果是同一相的，则电流方向总是相同的;当相电流达到幅值时，作用于线棒的电磁力达到最大值;同槽线棒如果是异相的，则电流方向有时相同，有时相反，作用于线棒的电磁力总是小于上述的最大值。根据计算结果，一台10万千瓦的发电机在正常运行时，作用于下层线棒每厘米长度上的电磁力约为20牛，作用于上层线棒每厘米长度上的电磁力约为15牛。若单相突然短路时，不计及磁路饱和效应，该电磁力约可达正常运行时的120倍;如计及饱和效应，约为70倍。

在大型汽轮发电机中，定子线棒的槽内紧固常采用下列三种结构方式;

(1)槽口用对头楔楔紧，并垫以弹性波纹垫条，槽底及层间垫以半导体适形材料制成的垫条。槽内线棒嵌入后需压型，并进行固化。

(2)采用填料固定，下线前放入薄衬垫，并涂半导体填料，下层线棒嵌入后将填充满间隙，嵌上层线棒。槽内线棒经压紧后，要进行固化。

(3)槽口以对头楔楔紧，侧面采用“扩槽斜模”方法楔紧。即在铁心压装时，每叠够一定长度(300~500毫米)便叠上一段扩大了槽形的铁心，线圈嵌入槽后，在其侧面打入半导体的斜楔，这种结构不需要固化。

2定子绕组端部紧固

对于高压、高速的大型电机，一般端部都伸出较长，因而受到较大的机械力。特别是突然短路所产生的电磁力，可达到稳态时的百倍以上，它使绕组端部承受弯曲力矩，其最大的弯曲力矩产生在绕组出槽口处。不仅是突然短路时，就是在运行过程中的负载变动，也将对绕组端部产生冲击应力。如果绕组端部未经可靠地紧固，则槽口处的绕组绝缘，由于不断的小冲击，将会发生经常性的振动，使绝缘受伤、脱落、甚至破裂，造成高压击穿事故。所以绕组端部在轴向、径向和切向都必须可靠地紧固。

定子绕组线棒出槽口处可用梳齿形板或对头斜楔绝缘块固定。

对于中小容量汽轮发电机，绕组端部可以用经过浸渍处理的无纬玻璃丝绳、涤玻绳或涤纶带绑扎在端箍上，线圈之间用垫块垫实，再用涤纶带扎紧。为防止涡流发热，绕组端部支承件大都采用非磁性材料。

对于大容量发电机或线负荷较高(水内冷电机)的发电机，定子绕组的端部采用绝缘压板固定在绝缘支架上的结构。

为允许定子绕组线棒对铁心有相对位移的可能，有些大容量发电机采用在轴向能够随动的端部固定结构。

对于大型水轮发电机，为防止线棒下沉，对端部的衬块、间隔块、端箍、压板等与线棒的接触面，以及上、下层线棒之间均采用环氧涤纶毡适形材料，或用浸环氧胶粘剂的涤纶毡束加以固定。