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发电机转子匝间短路原因及修理方法介绍

发电机转子发电机的转动部分。主要由导电的转子绕组、导磁的铁心以及转子轴伸、护环、中心环和风扇等组成。

发电机转子可以分为两种模式,一种是转枢式还有一种是转极式。①转枢式:磁极放在定子上,转子上安装三相对称电枢绕组,转子旋转时切割定子磁场,在转子里感应三相电势,用三个滑环引出三相交流电;这种方式发电机功率不能做大,仅用在早期的小型发电机上。②转极式:定子安装三相对称绕组,转子安装磁极和励磁绕组,利用二个滑环向转子励磁绕组通入直流励磁电流,产生恒定磁场,当转子旋转时,此磁场也旋转,此旋转的转子磁场切割定子三相对称绕组,在定子三相绕组中感应三相对称电势,此电势输出来就是三相交流电,因为是从定子输出,没有运动部分,所以功率可以做得很大,得到了广泛的应用。

引起发电机转子绕组匝间短路故障的原因总体上可分为以下两方面。

(1)设计不够合理。发电机转子端部弧线转弯处的曲率半径偏小,致使外弧翘起,运行中在离心力的作用下,匝间绝缘被压断,造成了匝间短路。

(2)制造质量不良。

①转子端部绕组固定不牢,垫块松动。对于发电机运行中由铜铁温差引起的绕组相对位移,设计上未采取相应的有效措施。

②选用的匝同绝缘材料材质不良,含有金属性硬刺,或绕组铜导线加工成形后不严格的倒角与去毛刺,运行中在离心力的作用下刺穿了匝间绝缘,造戒匝间短路。

③端部拐角整形不好和局部遗留褶皱或凸凹不平;匝间绝缘垫片垫偏、漏垫或堵孔(直接冷却的绕组通风孔);绕组导线的焊接头和相邻两套绕组间的连接线焊口整形不良;制造工艺粗糙留下的工艺性损伤;转子护环内残存加工后的金属切屑等异物。

④转子线匝局部未铣风孔扎或风量不合格造成严重过热,从而引起匝间短路。

判断转子绕组匝间短路的方法有测量绕组直流电阻、录制发电机空载及短路特性曲线、测量绕组交流阻抗等方法。前两种方法灵敏度比较低。效果不明显,测量交流阻抗则是一种比较灵敏的方法。当绕组中存在匝间短路时,在交流电压作用下流经短路线圈中的短路电流要比正常电流大许多。该短路电流有强烈的去磁作用,即使在短路匝数很少时效果也十分明显。因此,通过对转子绕组中每个磁极交流阻抗值的相互比较,或与以前测量值相比较,即可以判断绕组是否存在匝间短路。

1.检查查找短路点。分别对电动机绕组的相间、匝间、对地击穿点的检测,找出绕组故障点。一般情况下,160KW以上的电动机绕组均用的玻璃丝色扁铜线材料,故障点由于短路电流十分大,是正常工作电流的数倍。所以故障点能直观地看见。如不能直观地看见,可用双臂电桥进行检测。

2.加温取出短路线圈。找出故障点后,用封闭式电炉盘,放置在故障点铁芯的上面进行加热。电炉盘的功率在2KW以上,根据电动机的功率大小,铁芯的长度来决定用几个加热的电炉盘加温。

加温时间根据电动机的大小来定,只要温度达到电机的槽锲软化后能抽出为止。抽出槽锲后,用专用的自制清槽铲刀,把绕组绝缘纸分离取出,再取出匝间短路的绕组扁铜线线圈。只要温度掌握得当,取出旧线部分是较容易的。

3.清理槽沟。取出故障扁铜线后,在热态下清除槽沟原有的绝缘材料。因匝间短路对铁芯击穿的金属熔点,可用电工錾削工具去除,再用角向砂轮或锉刀锉削毛刺到光洁为止。

4.焊接新线圈。扁铜线匝间短路点在槽沟直线部分或在磁沟二端口部位。局部更换的新扁铜线焊接点均在两端部棱形直线位置,如果是多根损坏更换,焊接处要分开一定距离成梯形焊接。

焊接前把焊接的扁铜线焊接点用平锉锉成斜坡对接,用气焊焊接。选用小号气焊焊枪为好,用含银量高的焊丝焊接。焊接时用耐热的石棉板隔开绕组线圈,避免烧坏绕组。焊接完后,用小平锉刀把焊接处的毛刺或多余部分金属锉削达到扁铜线的尺寸。

5.绝缘处理和嵌线。

将焊接处理成型的扁铜线用玻璃丝带,半压半地包上二层。匝间或相间加上0.5mm厚的玻璃丝板条。槽沟的绝缘用0.35mm的DMD复合绝缘材料。更换部位的扁铜线经玻璃丝上色后涂上1032#绝缘清漆,适当加温到不粘手后嵌入槽沟。槽锲用2mm厚的玻璃丝板条。

6.干燥及清漆前的试。

测试相间、匝间、对地点的绝缘均合格后,做一次干燥清漆前的耐压试验,试验耐压为2UN+1000伏,试验时间为1分钟。相间、对地耐压各做一次。

定子部位进行干燥处理。我们自制的干燥箱,干燥温度为100℃,恒温时间四个小时后,进行绕组整体清漆,绝缘清漆型号为1032#。局部修理部位多浇注清漆,一定要浸透。清漆后进行二次干燥。100℃恒温下干燥四个小时。

干燥结束后,待电机凉后的常温下,再做一次漆后耐压试验。耐压电压为2UN+1000伏,时间1分钟。耐压试验后对地及相间绝缘均能达到150MΩ以上。

7.装配后的整机试验。

(1)装配后对电动机的相间及对地的绝缘电阻测试。用500伏兆欧表测试,绝缘均能达到150兆欧以上。

(2)空载运转试验。为了确保局部修理后的初次运行安全,我们采用三相调压器从低电压逐步升到额电压运转。其间测试三相电流的平衡值。空载额定电压运转不低于1小时没异常现象后,做二次超压运转试验。超额定电压为10%,空运转时间为1分钟。注意观察运行情况。

(3)空载时做一次额定电流的试验。在电机低电位时,用大号管钳卡住电机轴头,使其不能旋转,然后慢慢升高电压,注意观察三相电流表到额定电流时停止升压,记录额定的三相电流值。

(4)整机以上试验完成后,再用500伏兆欧表测试相间及对地绝缘值。