t4000-4/1430 4000kw 10kv 同步電動機
定子大修加強絕緣總結及減少匝數的設計計算
一. 電機銘牌
型號 t4000-4/1430 額定功率 4000kw 轉速 1500r/m
功率因數 0.9 效率 97.2% 絕緣等級 f級
定子電壓 10000v 定子電流 264.0a
防護等級 ip44 安裝形式 im7311 冷卻方式 icw37a91
出廠編號 no-1715115-1 2023年 7月上海電機廠出品
二. 鐵心繞組資料
1.鐵心 da=1430 di=940 lt=800 (15段)
z=72 bn*hn 19.1*85.6 (迭片後)
2.繞組 2p=4 q=6 a=1y
3.原線圈導線 2.80*5.6 2根左右並繞. 8匝/只 y=15(1-16)
三. 原來定子繞組絕緣規範
根據原線圈資料和槽尺寸, 核算線圈尺寸, 發熱引數和槽內填充.
1. 熱負載
1．1．導線2.80*5.6(s=15.13)
1．2．電流密度 j=264/2/(2*15.13)=4.3622
1．3．線負載 a=264/2*8*2*72/(94*3.1416)=514.93
1．4．熱負載 aj=4.3622*514.93=2246.227
對比哈爾濱電機廠同型號電機. 額定電流267.5a
j=3.6604 a=527.3676 aj=1930.376 本機aj=2246稍高一些
但是對比日本三菱公司產品 ukb型 1250kw 4極電機.
j=5.22 a=672.3 aj=3512.376 本機aj=2246就不高.
對比國產 y500-4 1250kw
j=5.45 a=601.34 aj=3280.3 本機aj=2246也不高.
2．導線絕緣和匝間絕緣
sbefb-70/155-2n自粘性玻璃絲包雲母帶繞包線. 不另外加匝間絕緣.
絕緣後的導線尺寸為 a=2.80+0.70=3.50mm b=5.60+0.70=6.30mm
3．線圈尺寸:
匝間: 高度 (3.50)*8=28.0mm (圖紙標註28.0mm)
寬度 (6.30)*2+0.10=12.7mm((圖紙標註12.7mm)
主絕緣:高度 28.0+6.0=34.0mm
寬度 12.7+6.0=18.7mm
4．迭片以後的槽尺寸 (衝片尺寸減去迭片公差0.4mm)
寬度 19.5-0.4=19.1mm 高度 86.0-0.4=85.6mm
5．槽內填充
寬度 19.1-18.7=0.4mm (正常) 高度 85.4-2*34.0=17.4mm(有富裕)
四. 大修定子繞組, 加強絕緣改造
上海電機廠2023年的產品在執行不到幾年就先後發生匝間短路和引線頭崩壞的絕緣損壞事故. 為此在大修時考慮要加強絕緣.
1．根據槽尺寸和原線圈資料, 考慮到燒結機電機經常過載啟動. 為此要求加強匝間絕緣.
1．1．據粉雲母帶繞包線匝間絕緣厚度選用的計算公式計算匝間衝擊電壓為:
uvt=sqr(2/3)*k1*k2*un/wa=sqr(2/3)*3*1*un/8=3062v>3000v
應該用sbefb-90/155-2n.
式中: k1-電機重要程度和是否經常啟動的係數.
重要的和經常啟動的電機應取 3,
工作條件好的一般電機可取 2. 本機最好取 3.
k2-電機線圈繞法決定的係數.
兩根並繞取 1. 弓形和 n形繞法應該取 3. 本機可取 1.
un-額定線電壓. un=10000v.
wa-每只線圈的匝數. 本機為 8匝/只
根據規定:
計算匝間衝擊電壓<2000v 用 sbefb-50/155-1n
<3000v 用 sbefb-70/155-2n
兩層雲母帶1/4迭包)
>3000v 用 sbefb-90/155-2n
兩層雲母帶半迭包)
1．2．根據包鋼電氣公司的高壓電機絕緣規範:
對於10kv f級電機, 6-8匝/只的線圈應採用sbefb-90/155-2n.
從這兩點出發考慮匝間絕緣的選取原則都是一致的.
1．3．對照哈爾濱電機廠的t4000-4/1430 4000kw 10kv電機
匝間絕緣採用單玻雙薄膜線在加包兩層粉雲母帶
1．4．對照上海電機廠的t3200-6
z=72 2p=6 q=4 y=10 a=2y
線圈採用2-2.36*9.0線並繞11匝. 也是採用sbefb-70/155-2n.與本機一樣. 這樣一比, 本機的匝間絕緣就顯得薄弱一點.
因為:1．4．1．按照上海電機廠以前的絕緣規範, 大型 2、4極電機的匝間絕緣要比一般電機有所加強.
1．4．2．按照北京重型電機廠的絕緣規範每個線圈的匝數 7-9匝時為乙個檔次 (雙玻線半迭包加包兩層聚醯亞胺薄膜粉雲母帶), 10-13匝要低 1個檔次. 因此本機的匝間絕緣也要加強.
1．5．上海電機廠生產的大型非同步電機
yr2500-12/2150 2500kw 10kv非同步電機, 用2-2*4.75線, 並繞 9匝.(線圈圖紙5b.
523.8450)它的起動電流和最大轉矩倍數都不及本機大, 且極數多, 功率也小. 匝數還多一匝.
但是它的匝間絕緣是半迭包兩層雲446-1b薄膜粉雲母帶. 匝間絕緣厚度0.90mm.
yr2000-10/1730 2000kw 10kv非同步電機. 匝間絕緣也是0.90mm厚.
因此認為選用sbefb-90/155-2n 是合適的.
3．由於匝間絕緣的加厚, 線圈寬度將要緊張. 為此改用2.80*5.3的導線. 4。熱負載
4．1．導線2.80*5.3(s=14.29)
4．2．電流密度 j=264/2/14.29=4.6186
4．3．線負載 a=264/2*8*2*72/(94*3.1416)=514.93
4．4．熱負載 aj=4.6186*514.93=2378.27
與原設計只增加5.88% 對執行沒有什麼影響. 大修後實際執行幾年也未發現問題.
5．導線絕緣
sbefb-90/155-2n 自粘性滌淪玻璃絲包雲母帶繞包線.
絕緣後的導線尺寸為 a=2.80+0.90=3.70mm b=5.30+0.90=6.20mm
6．主絕緣的加強
原電機的直線部分加防暈層雙邊絕緣厚度為6.0mm.(不算防暈層為5.
7mm,包 13-14層, 模壓後平均每層0.438-0.407mm)我認為作為大型同步電機的模壓線圈厚度偏薄.
改為防暈層0.2mm (0.1mm厚的低阻帶平包) 雲母帶6.
1mm.包14層. 每層0.
4357mm (0.14*4*75%=0.42)
7．線圈尺寸核算
匝間: 高度 (3.70)*8=29.6mm (比舊線圈28.0mm高1.6mm)
寬度 (6.20)*2+0.10=12.5mm(比舊線圈12.7mm減小0.2mm)
主絕緣: 高度 29.6+6.3=35.9mm (比舊線圈34.0mm高1.9mm. 還可以)
寬度 12.5+6.3=18.8mm (比舊線圈18.7mm增加0.1mm. 緊張一些)
8．迭片以後的槽尺寸 (衝片尺寸減去迭片公差0.4mm)
寬度 19.5-0.4=19.1mm 高度 86.0-0.4=85.6mm
9．槽內填充
寬度 19.1-18.8=0.3mm (緊一點) 高度 85.4-2*35.9=13.6mm(正常)
10．端部匝間絕緣的加強
因為線圈在繞線和漲型時, 線圈鼻端部的匝間絕緣要受到損傷影響. 嵌線時要吊把. 因此為了彌補這裡的絕緣損失, 隔匝端部 (從直線段出槽口30mm起) 再加包0.
06*25 p6250 聚醯亞胺薄膜上膠粘帶半迭包一層. 鼻端應該每匝包. 以防在漲型時不同匝的左右兩根導線咬合在一起造成匝間短路.
11．引線絕緣的加強
11．1．原設計採用雲436-1 0.14*25 聚酯薄膜雲母帶. 半迭包 8層.
加強改為5443-1 0.14*25聚醯亞胺薄膜粉雲母帶. 半迭包10層.
11．2．而且在包紮時要緊貼線圈鼻端. 主絕緣盡量往外包. 以加強引線的固定. 原電機引線頭絕緣薄弱且固定不好, 經常從這裡出問題.
11．3．再加包一層 0.10*25滌淪玻璃絲交織帶. 引線包紮進斜邊100mm, 並要注意搭接處必須層層過渡形成錐體搭接.
12．連線線絕緣的加強. 電機廠的產品普遍在引線頭和極間聯線上比較薄弱, 各廠 (包括上海電機廠和哈爾濱電機廠) 在這裡出問題的很多. 我廠大修的產品都予以加強.
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