最新水利水电机电组安装工程施工工艺与技术标准实用手册部分3.doc

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1、图quotquotamp绕组的星形连接图quotquot绕组的三角形连接一接头焊接绕组用的铜虽是良导体但其连接处仅采用简单的机械连接则其接触处表面在空气中极易氧化铜的氧化物是不良导体甚至是绝缘体。由于这个原因连接处接触电阻增大当电流通过时将产生高温加速该处氧化进度接触电阻更大如此恶性循环会迅速破坏导体连接致使电机断电不能运转甚至造成电机烧毁的严重事故。因此为了安全可靠绕组连接处通常采用焊接的方法这是绕组制造的重要工艺之一。在电机绕组中各种焊接接头必须具有良好的导电性能、机械性能、抗腐蚀性能、抗老化和抗热交变性能等以保证焊头长期使用安全。为此不仅要了解铜与铜的一般焊接知识还必须了解绕组接头的性能

2、要求、焊接的工艺条件和特点。电机绕组焊接的主要工艺条件和特点是大多数接头和连接处都处在空间狭窄、且邻近有绝缘物的条件下进行焊接的接头尺寸小、数量大形式多样。因此在确定焊接方法时除必须充分考虑焊头牢固可靠、接触电阻小电化学性能稳定等质量要求外还必须考虑到工艺的具体条件和特点在保证质量要求的前提下尽量选用通用性强不影响周围绝缘经济而简便的焊接方法。电机绕组焊接方法一般可分为钎焊和熔焊两类。根据焊料熔点的不同钎焊又分为软钎焊和硬钎焊。根据金属熔化程度的不同熔焊又分为塑状焊接和熔化焊接。钎焊的主要特点是焊料的熔点低于被焊金属的熔点在钎焊过程中接头保持固体状态而焊料成熔化状态焊接是由于焊料和表面金属相互

3、熔解和扩散而结合起来的。?最新水利水电机电组安装工程施工工艺与技术标准实用手册由于铜的可钎焊性较好所以铜线绕组一般都采用钎焊方法。软钎焊的加热温度低quotquot以下操作简便焊接时对邻近绝缘物影响较小因此在中、小型水轮发电机圈式绕组的焊接中广泛采用软钎焊。为了便于焊接保证焊接性能在焊接前必须对接头进行清理。接头表面的绝缘可用专用工具刮净对于接头表面的氧化物及线径较细的漆包线可用砂布打磨擦净或用化学药剂清理干净。为了使接头不被继续氧化使钎焊容易进行采用锡焊时还要预先搪锡。接头连接接头在焊接前必须预先扎紧或固定。绕组接头扎紧或固定方式如下amp绞接连接线在三根及以下并绕者可采用并绞法。见图amp

4、quot。quot连接线在根及以上并绕者可采用对绞法见图ampquot。图ampquot绞接并绞连接对绞连接amp扎线连接连接线较粗或扁铜线者采用quot-quot.的细铜线进行绑扎。见图ampquot/。对接见图ampquot接头整形时使被连接的两组导线之间预留quotamp-quot0.间隙焊接时将此间隙填满焊料。这种接头形式多采用银磷铜钎焊。搭接见图amp把导线端头交错搭叠搭叠长度约为导线宽度的-1倍搭叠的接触面要好。这种接头形式多采用锡焊或高频加热的银磷铜钎焊。amp接头焊接锡焊锡焊常用的方法有以下几种烙铁焊。用火烧烙铁、电热熔铁或变压器快速加热烙铁等。使用时应注意不能烧?quotqu

5、ot?第七篇水轮发电机组检修技术图quotquotamp扎线连接图quotquot定子接头对接端部绝缘导线图quotquot定子接头搭接端部绝缘导线得过热以免铜焊头氧化而搪不上锡俗称“烧死”。焊接时先在准备好的接头上涂上松香酒精溶液然后用挂上适量锡的烙铁头放在接头下面如位置许可烙铁头不应放在接头上面当松香沸腾时立即将焊锡条涂在烙铁头和接头上。必要时可再加一些焊剂使焊锡更能渗入。在焊接过程中要防止烧伤邻近绝缘并防止焊锡渣落入线圈缝隙中。炭阻焊。采用锡焊的接头有时采用炭阻焊小机组也可使用喷灯焊。焊接前应先检查接头整形是否合格不合格者应作处理。为防止绝缘烧损可在导线头与绝缘之间临时缠绕浸水石棉带。为

6、使焊头表面平整在接头外包箍一层纸膜或钢模纸膜外用石棉泥封堵石棉泥等借助于临时木楔或木垫固定。炭阻焊接头布置见图quotquot。焊接时先向导线接头各处涂浇一遍酒精松香水然后一人把与直流电焊机相连的炭精棒锥形端贴放在接头的施焊部位使接头逐步升温至左右。另外一人一手拿着锡焊条使之不时地向加热处送焊条熔化一手用小勺将松香粉适量地撒在接头上。待焊锡全部浸透接头并呈现出紫蓝色的表面再持续左右切断电源待接头逐渐冷却?最新水利水电机电组安装工程施工工艺与技术标准实用手册后拆掉炭阻焊接头布置。接头大一些的应设两根炭精棒分别放在接头的两侧这样可缩短加热时间提高焊接速度。用人工扶持炭精棒在炭精棒接点处容易产生弧光

7、烧伤接头。为克服这一缺点已采用临时固定在定子机座可借助于磁力或螺栓的饺接焊接器这样既能提高工效又比较安全。浇锡焊。先用铁锅熔化较多的焊锡然后用小铁勺对已准备好的接头浇锡见图quotquot。浇锡温度控制在amp左右浇锡时间做到接头温度适当。因为温度过高锡挂不上温度过低成了堆集焊锡形成假焊。浇锡勺子要预热不得有水分以免炸起锡液飞溅伤人。图quotquot炭阻焊接头布置端部绝缘导线石棉泥等封堵材料焊锡条炭精棒并头套纸膜或钢模amp石棉布木楔木垫玻璃丝带图quotquot浇锡工具铁勺焊头接锡盆银铜焊银铜焊属于硬钎焊常用的焊料为银焊料-./012ampquot这种焊料因含有磷具有助熔及脱氧能力可以不用

8、焊药。它的始熔温度为焊料流动温度为焊接温度?第七篇水轮发电机组检修技术约quot。采用银铜焊的优点是抗拉强度高允许通过电流密度大。例如当工作温度接近amp时-.quot的抗拉极限为/0122/许用电流为3122/。它的缺点是焊接温度高焊接工艺较为复杂等。银铜焊的工艺如下。接头整形。具体工艺为4每根铜条接头要清洁勿带油污及铜锈必要时用酒精及砂纸擦洗。54铜条接头要对齐平整对接接缝应垂直。对于套有并头套结构的接缝要对准并头套填料孔及观察孔。4调整对接接缝的间隙使其保持4/64amp22最大缝隙不得超过4quot22。不要使缝隙有顶小底大的现象也不要让铜条搭接。74整形后用套夹夹紧以防变形或弹开。q

9、uot接头绝缘保护。具体工艺为4用水调好石棉泥糊将其糊于欲焊接头及其相邻接头绝缘上以防焊接时直接灼伤并起冷却作用。54石棉泥保护层一般厚度约为/quot6amp22。4焊接定子上部接头时为防止石棉值及金属熔渣掉入绕组与铁芯缝隙处还须用白布填塞铁芯槽口缝隙表面并糊以石棉泥。接头焊接。图式线圈一般由多匝组成每匝由一股或多睡并绕。因此接头较小焊接时热容量小常采用电阻焊或气焊。具体如下4电阻焊。由于线头接触处电阻大当通过大电流时便在接头处产生高温而使焊料熔化填充焊接面、缝隙。电阻焊一般采用焊钳或碰焊机。焊钳上装有炭精棒电极由大电流降压变压器供电焊接前先将线头清理干净弯好并搭接好用焊钳将搭接处夹紧接通电

10、源涂上硼砂焊剂如用磷铜焊料可不用焊剂然后放上焊料待焊料熔化填满接头缝隙切断电源松开焊钳焊接过程即告完成。为了防止熔融焊料滴落在线圈上应在接头与线圈之间垫上石棉纸。图./.3三种火焰8氧化火焰9还原火焰:中性火焰焰心/内焰amp外焰54气焊。气焊就是利用氧气乙炔火焰把线头局部加热使焊料熔化进行焊接。焊接前先将接头按一定的形式搭按固定好对接时用夹具固定接头处不能含有水?最新水利水电机电组安装工程施工工艺与技术标准实用手册分以免焊接时水气蒸发使焊缝产生气孔。根据两种气体混合的比例不同可形成三种气焊火焰即氧化焰、还原焰和中性焰见图quotquot。中性焰中没有过多的氧和乙炔存在不会引起氧化或还原作用故

11、用中性火焰焊接能保证较好的焊接质量。这种火焰的烙心、内焰和外焰有明显的界限其温度分布如图quotquotamp所示。焰心温度最低约距焰心处温度最高约达外焰约为。为了防止温度过高采用银铜焊料接头宜放在外焰部分加热当焊接处加热至呈樱红色铜线表面有小泡出现时将硼砂焊剂及银铜焊料放到焊接处使其自然熔化填满焊缝。不允许用火焰直接烧焊料以免焊料熔化而焊件温度不够形成假焊。图quotquotamp中性火焰温度分布焰心内焰外焰焊接时要注意保护线圈绝缘。为了防止熔融焊料滴落在线圈上应在接头与线圈之间垫上石棉纸或石棉带为了防止火焰烧伤线圈绝缘应用石棉板挡住火焰射向线圈绝缘焊接时铜线接头处的温度很高而铜又是热的良导

12、体为了防止铜线的热损伤绝缘一般用石棉带或石棉绒浸上水在铜线接头紧靠绝缘的前面处绕缠几圈并盖住绝缘这样一方面防止铜线将高温传到绝缘内部去另一方面也可防止火焰烧伤外部绝缘。石棉带浸水不宜过多浸透为止以免水滴滴落在线圈上。接头冷却及清理为迅速消除热量对接头绝缘的影响在接头焊满后应尽快使接头冷却。当接头自冷呈暗黑色时可用清洁的白布沾饱水往接头上抹次后即卸去夹具。对下部接头当卸去夹具后可用盛水的铁盒浸泡次每次半分钟左右也不能冷却太快以防焊缝开裂。若为上部接头则夹具卸去后仍用白布沾水抹次。待接头焊好并经检验合格后用刮刀及砂布除去表面焊瘤、夹角和棱角。然后清除所有的金属杂物和零星外溢焊料。最后揭除石棉泥保护

13、层并用干净压缩空气吹净。?第七篇水轮发电机组检修技术二接头绝缘旧式沥青云母带绝缘的定子接头需包扎云母带、漆布带等作为对地主绝缘绝缘内外各包一层白布带在各带层间涂刷沥青绝缘漆。例如quotamp电机圈式线圈接头的绝缘是在所有接头缠绕绝缘之前先以石棉混合物将接头空隙填满使表面平滑在线圈间接头处先半叠绕一层quot白布带再半叠包层quotquot漆布带最后半叠包一层quot白布带在极间连接接头处先半叠包一层quot白布带然后半叠包quotquot云母带层层间涂以胶合剂再半叠包-层quotquot黑漆布带最后半叠包一层quot白布带线圈引线和汇流母线连接处先半叠包一层quot白布带接着半叠包.层quo

14、tquot云母带再半叠包层quotquot漆布带最后半叠包一层quot白布带。现在粉云母绝缘的定子线圈端部接头绝缘一般采用包扎云母带、漆布带等作为对地主绝缘。在包扎绝缘带之前旧式先以石棉混合物将接头空隙填满现在多以.quot室温固化填充泥将接头空隙填满使表面平滑。在端部接头处根据绝缘规范包扎绝缘带。例如-amp电机的圈式双层叠绕组线圈接头的绝缘极相组内接头先半叠包-层quot/醇酸玻璃漆布带最后半叠包一层quot无碱玻璃丝带。极间接头先以.quot室温固化填充泥将接头空隙填满使表面平滑先半叠包.层quot/醇酸玻璃漆布带最后半叠包一层quot无碱玻璃丝带。引出线和汇流母线接头先以.quot室温

15、固化填充泥将接头空隙填满使表面平滑先半叠包层quot/环氧玻璃粉云母带最后半叠包一层quot无碱玻璃丝带。由于一般工地不能进行接头液压处理绝缘材料除必须满足叠绕层数和绝缘厚度外还应避免包头臃肿由于内部留有空隙或涂漆过多而引起。在施工时应充分发挥材料的绝缘特性避免灰尘入内对于极易损裂的云母带要双手配合用力不可过猛。三、定子双层波绕组的接线在大、中型水轮发电机中广泛采用条式双层波绕组。波绕组的主要优点是加强了匝间绝缘匝间绝缘等于对地绝缘的两倍。从前面的叙述中可以看到在叠绕组中无论是整数槽绕组还是分数槽绕组其接线均较简单。而波绕组在整数槽绕组中每一对极下每相所占相应槽号在磁场中所处的位置完全相同每一

16、对极就组成一个循环所以与叠绕组一样其接线也较简单。但是在分数槽绕组中每一个极下每相所占的槽数实际上是互不相同的部分极下多一个槽而在另一部分极下少一个槽但每一相在不同极下所占总槽数是相同的。由于水轮发电机的槽数较多有些低速大容量水轮发电机的槽数竟多达?.quotquot?最新水利水电机电组安装工程施工工艺与技术标准实用手册quot槽。因此分数槽波绕组的接线是比较复杂的通过改变星形向量由以减少连接线的数量和便于布置达到各线棒连接最好显得非常繁琐和困难。为了达到尽快画出三相波绕组的接线图现在工厂已广泛采用一种简易而又实用的画法方格图。一方格图的绘制为了完成分数槽双层波绕组的接线现将方格图的绘制叙述如

17、下计算合成节距利用公式求出合成节距见图ampamp。具体公式为quotamp式中使-.为整数的最小整数。确定绕组的循环数序为了决定各相统组的槽号分配需借助每极每相槽数/012来确定绕组循环数序。循环数序由2个数组成其中1个数为02amp1个数为0将0及0交错均匀的排列起来则构成循环数序。例如/34循环数序由4个数组成其中3个数为35个数为。而循环数序可以这样确定第一个纵行先写3个3即写1个格然后第二个纵行写3个在第三个纵行写剩下的个然后又开始重复就这样3个3与5个交替写下去共写4个纵行即写2个格其中横行任意一组数4个数都可以作为循环数序。由于电机是圆的所以循环数序起始的槽号也是任意选定的因此循

18、环数序取哪个数起始均可以但前后次序不能任意互换。此例取第一行数333为循环数序。3333333333绘制方格表取一张方格纸或在一张白纸上画出许多方格。其方格数为电机的总槽数或单元电机槽数每一横行的方格数等于绕组的合成节距-6。方格图的每一纵列的方格数等于极对数6。然后从左至右从上至下的填写375槽号直至将电机总槽数填写完。7划分区段利用绕组的循环数序将绘制的方格表分成若干区段各区段的方格数等于相应的绕组循环数序。划分的方法是从左至右从上横行至下横行连续进行直至将整个方格表划?quotquot?第七篇水轮发电机组检修技术分完。绕组循环数序的分段线连接起来所形成的折线将把整个方格表划分为个大区段即

19、个相带。在这个区段的上面从左至右依次标写上quot、amp、quot、amp。连线同相同极性下的线圈电动势方向一致可以直接连接。同相不同极性下的线圈可以用极间连接线连接起来但由于极性不同电动势方向相反故必须采用同层线圈边上层与上层或下层与下层的相互连接。方格图中任一纵行的相邻线圈相距个槽距用普通的直并头套连接。相邻两纵行的两个斜对着的线圈相距个槽距通常采用斜并头套连接。连线时应选择极间连接线数量少长度短又互不交叉的接线方案。通常极间连接线的长度约等于个槽距。另外还应使三相统组各支路的引出线尽量从出线孔邻近的槽号引出以使铜环最短数量最少。对于采用分瓣定子的电机铜环及引出线应尽量布置在一瓣定子内。

20、确定单元电机假如定子槽数-和极对数之间有一个最大公约数.我们则称.为单元电机。而.可以把整个统组分成.个完全相同的部分或称为循环。每一部分内有.对极和-/0-.个槽。这样在.个循环内相应槽号和线圈在磁场中所处的位置完全相同。因此应用单元电机.这个概念来研究一个循环内槽号的分配和绕组的连接就简便多了。单元电机数.01当1为偶数时.01当1为奇数时单元电机极对数/01当为1偶数时/01当1为奇数时单元电机槽数-/023145当1为偶数时-/03145当1为奇数时例2已知数据电机定于槽数-0极数60/并联支路数70相数802每极每相槽数9022。确定绕组的接线。解利用公式求得合成节距quot04am

21、p0:2:4240?/?最新水利水电机电组安装工程施工工艺与技术标准实用手册确定统组的循环数序根据每极每相槽数quot求取绕组循环数序循环数序由个数组成其中个数为amp个数为。循环数序排列如下第一个纵行写个amp第二个纵行先写个然后又开始重复写个amp、个直至把个横行与个纵行组成的表格填写完取第一行ampampamp为循环数序。ampampampampampampampampamp绘制方格表根据槽数在方格纸上写出格见图-。每一横行的方格数等于绕组的合成节距./其横行数为极对数/0。然后从左至右从上至下的填写、amp、直至将电机总槽数填写完。为便于连线在方格后再重复填写至个方格。图-波绕组接线方

22、块图10quot2./334图中只画出5相amp划分区段按照线圈组的循环数序ampampamp把不同极性下属于各相的槽号分开。就是由绕组的循环数序ampampamp将绘制的方格表分成个区段。其划分如下从左至右在amp与之间划一竖amp个数与6之间划一竖个数与之间划一竖amp个数amp与之间划一竖个数6与7之间划一竖amp个数完成一个循环。进行第二个循环的划分与之间划一竖amp个数从上横行至下横行与之间划一竖个数就这样?0?第七篇水轮发电机组检修技术quotquot的划分回去直至把槽划分完。然后将与amp、amp与、与、与等之间的竖线连起来形成折线。照此方法把所有的竖线连起来形成条折线即相带分界

23、线。由于为正值故相带分界线形成的阶梯从右向左移动。这条折线把整个方格表分成个区段。在这个区段上面分别写上、-、-。amp连线同相同极性下的线圈电动势方向一致可以直接连接见图.。从、quot/、amp、直至用竖直线连接直并头套联接与/amp为相邻两纵行的两个斜对着的线圈相距012个槽距用斜线连接斜并头套连接。/amp与用竖直线连接与属于同相不同极性下的线圈用极间联接线连接起来。但由于极性不同电动势方向相反故必须采用同层线圈边上层与上层或下层与下层的相互连接。与amp、quot、直至/amp也用竖直线连接/amp与也同样属于同相不同极性下的线圈用极间连接线连接起来。就这样直至把两个相带的线圈全部连

24、接完。从该图中可以看出amp与与/ampamp与/及与quot这组?呷纳喜惚哂眉淞酉吡悠涑扔貌劬啾硎疚霾劬嘤搿隺mp、与及quot与quot这组线圈的下层边用极间连接线连接多其长度为/个槽距。的下层边与/amp的上层边quot的上层边与的下层边及amp的上层边与quot/的下层边这三组线圈彼此相距个槽距用斜并头套将它们连接起来。其余的线圈如quot/amp它们彼此通过下层边直接用直并头套连接起来。图中表示号槽的上层线圈与一个下层线圈距03个槽距连接后再与quot/号槽的上层线圈相连。-相统组的极间连接线数量435quot637/7quot7amp3根据需要可以将其中任意一根极间连接线断开作为-

25、相的两个引线端点。相和相绕组可用类似方法连接。二标准相带分数槽双层波绕组接线在三相绕组里/8相带绕组的电动势为/8相带的绕组的电动势的9倍。为满足绕组的对称并得到最大电动势即有较大的分布系数三相整数槽绕组或分数槽绕组均采用/8相带称为标准相带。在分数槽双层波绕组里按/8相带进行接线的绕组称为标准相带分数槽双层波绕组接线。现举例叙述如下例已知数据电机定子槽数:3amp极数53amp相数3quot并联支路数lt3每极每相槽数3quotquot。确定波绕组的接线。解利用公式求得合成节距?/?最新水利水电机电组安装工程施工工艺与技术标准实用手册quotquotampquotampampamp确定绕组的循环数序根据每极每相槽数amp.