CN103166390B - 一种大型水轮发电机定子线棒内股线换位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型水轮发电机定子线棒内股线换位方法，所用换位股线由奇数根股线构成，其换位原理为通过空出的一根股线位置进行换位，换位股线在每半个节距内换位一次。换位股线预先按要求包有绝缘漆，换位处可用玻璃丝带垫片加强绝缘保护。因为定子线棒由奇数根换位股线构成，在定子线棒端部可填充一根股线来保持导线完整性。该定子线棒内股线换位方法能够实现传统股线排列的各种换位方案，且股线中涡流损耗减小，而同样尺寸的槽型，线棒可以多并联一根股线，线棒截面积相应增大，电密减小，铜耗降低。同时，能比传统股线排列方式增加槽的利用率。

Description

一种大型水轮发电机定子线棒内股线换位方法
技术领域
本发明涉及大型水轮发电机设计与制造技术领域，具体涉及一种水轮发电机定子线棒内股线换位方法。
背景技术
电机的定子线棒是电机核心部件之一，而大型水轮发电机的定子线棒主要采用条式线棒，这种线棒的集肤效应比较明显会产生涡流损耗。为了减少定子线棒中的涡流损耗，一般把定子线棒分成若干厚度较薄的股线，这样股线中的环流可以被有效地限制。然而这些股线在端部由并头套焊接到一起，使各根股线处于并联状态。由于每根股线在磁场中所处的位置不同，它们交链的磁通也有所不同，因此，不同股线之间存在电势差，从而导致股线间形成环流。这种环流不但增加了定子的附加损耗，而且造成各股线温升不同，容易导致股线出现过热点，这对电机的运行安全很不利，是造成电机效率降低、使用寿命缩短的重要原因。
为了消除或减少环流所引起的损耗，通常在定子线棒的设计和制造中引入了股线换位技术，如最初使用的罗贝尔换位方法，以及后来出现的不足360o换位、0°/360°/0°加槽部空换位段换位、0°/360°/0°延长换位、0°/540°/0°换位等不同股线换位方法，这些股线换位方法广泛应用于大型水轮发电机的设计制造中，得到很好的效果，并且股线换位技术也在不断地发展。
尽管不同水轮发电机可能采用的换位方式不同，但传统的股线排列方式均是定子线棒每匝均由偶数根股线并联而成，由于定子线棒直线部分需要换位的原因，线棒高度均要高出一根股线的高度，这样就降低了槽的利用率，影响了电机效率的提高。
为解决现有技术中的上述缺陷，本发明专利提供了一种新型的定子线棒内股线换位方法。
发明内容
本发明专利所要解决的技术问题是：如何设计一种定子线棒内股线换位方法，该定子线棒内股线换位方法不仅能够达到传统股线排列方式的优点，能够很好的抑制定子线棒中的环流，降低环流损耗，还能有效提高槽的利用率。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：提供一种定子线棒内股线换位方法，其特征在于：所述定子线棒包括换位股线和设置在定子线棒端部用于保持定子线棒完整性的填充股线；所述换位股线在每半个节距内换位一次，具体换位过程如下：
A、由奇数根换位股线横向排列为左右两列；
B、在定子股线换位的起始阶段，右列股线最下端多出一根股线，左列股线的同一水平面上空出一个空换位处；
C、沿股线行进方向，将右列股线中多出的那根股线移动到步骤B中左列股线的空换位处，使空换位处平行换位至右列股线最下端；
D、同时，再将右列股线中的所有股线顺次垂直下移一根股线的高度，从而将空换位处垂直换位至右列股线最上端；
E、沿股线行进方向，再将左列股线最上端的股线水平换位至步骤D中的空换位处，使空换位处平行换位至左列股线最上端；
F、再将左列股线中的所有股线顺次垂直上移一根股线的高度，从而将空换位处垂直换位至左列股线最下端；
G、在定子线棒中的其他换位处，依次按照步骤C至步骤F的换位顺序进行换位，直到所有换位股线位置变换到和定子股线换位的起始阶段一样时，定子线棒所有换位股线换位完毕。
按照本发明所提供的定子线棒内股线换位方法，其特征在于：所述换位股线外表面预先按要求包有绝缘漆。
按照本发明所提供的定子线棒内股线换位方法，其特征在于：所述换位股线于换位处设置有用于加强绝缘保护的玻璃丝带垫片。
综上所述，本发明所提供的定子线棒内股线换位方法具有如下优点：1、能够实现传统股线排列的各种换位方式，且股线中涡流损耗减小；2、采用定子线棒内股线换位方法生产的换位线棒，机械应力小，柔韧性好，比较容易加工；3、采用定子线棒内股线换位方法，同样尺寸的线棒，可以多并联一根股线，线棒截面积相应增大，电密减小，铜耗降低，同时能有效提高槽的利用率，进一步减小环流损耗；4、采用传统股线换位方式，槽内空间不足，绝缘困难时，减少一根股线，采用该股线换位方法，可使线棒减小一根股线的高度，起到减少两根股线的效果，具有较大的实用价值。
附图说明
图1是当股线股数为21时定子换位股线的立体图；
图2是当股线股数为21时定子换位股线的换位原理图；
图3是图1的俯视图；
图4是沿图3中A-A线的剖视图；
图5是沿图3中B-B线的剖视图；
图6是沿图3中C-C线的剖视图；
图7是沿图3中D-D线的剖视图；
图8是沿图3中E-E线的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利的具体实施方式作进一步的说明。
如图1所示，该定子线棒内股线换位方法所用换位股线由奇数根股线构成，换位原理为通过空出的一根股线位置进行换位，同样高度的定子线棒并联股线个数比采用偶数根股线换位的方式多出一根，在同样的槽型尺寸下，相比传统股线换位方法提高了槽的利用率。在图1中可以看出，左右两侧股线根数不同，右侧比左侧股线多出一根，且在生产实际中，多出的一根股线的放置位置可视具体槽型而定。
如图2所示，图中股线由21根股线组成，其中股线0用虚线表示此处为空股线（即空换位处，此处没有股线存在），在经过一系列股线换位编制之后，定子股线前后两端的排列顺序不变。
下面以由21根股线构成的定子股线为例，对本发明所提供的换位方法进行详细地说明，如图3-图8所示。
从图3中可以看出，A-A位置是定子股线换位的起始阶段，其截面图如图4所示，在图4中共有21根股线，其中股线1左侧为空换位处，本专利所采用的换位原理就是利用这一空换位段进行换位。在下一位置处即B-B处，此时将股线1移动到股线21的下方，原来股线1的位置变为空换位处。在C-C位置处，将股线2移动到原来股线1的位置处，即新的空换位处，同时将股线2上方的股线依次移动到本股线的下方，这样移动后使原来股线11处变为空换位处。在D-D处，将股线12右移到现在的空换位处。在下一位置E-E处，依次将股线13及其下方的所有股线上移一个股线位置，使原图7中的股线1位置变为空换位处。在该根定子线棒中的其他换位处，依次按照图4至图8的换位顺序进行换位，直到所有股线位置变换到和图4中所示位置一样时，说明该根线棒所有股线换位完毕。
该定子线棒内股线换位方法用换位股线制作方法主要有两种：一种方法是将股线折弯，然后将股线对齐，压制成型，这种方法适合每匝股线数较少的线棒，因为相对于换位起始处，各股线K值不同；另一种方法，可在不断被抽出的漆包扁铜线两侧相应设置两套换位架，在扁铜线行进的同时进行换位。先将在位的一根股线向下压，腾出空位，然后把要换位的一根股线推到空位上。
以一台1000MW水轮发电机为例，采用漏电势法分别对采用传统换位80根股线和采用新型换位方法81根股线时股线环流与损耗进行对比。结果显示，采用传统换位和采用新型换位方法计算电机在全换位方式下的每根线棒环流损耗计算结果分别为137.84W和133.51W。从计算结果可以看出，采用新型定子线棒内股线换位方法与采用传统股线换位方法相比，线棒中的环流损耗明显降低。
采用本发明所提供的定子线棒内股线换位方法仅能够实现传统股线排列的各种换位方式，具有各种传统股线排列方式的优点，能够很好的抑制定子线棒中的环流，减小股线中的环流损耗；同时，由于在原有齿槽内多增加了一根定子股线，有效地提高了槽的利用率。
本发明通过由附图所示实施例的具体实施方式对本发明专利的内容做出了进一步详细说明，但不应理解为本发明的保护范围仅限于所描述的实例。事实上，该换位方法适用于采用任意奇数根股线的定子线棒。

Claims (3)

1.一种大型水轮发电机定子线棒内股线换位方法，其特征在于：所述定子线棒包括换位股线和设置在定子线棒端部用于保持定子线棒完整性的填充股线；所述换位股线在每半个节距内换位一次，具体换位过程如下：
A、由奇数根换位股线横向排列为左右两列；
B、在定子股线换位的起始阶段，右列股线最下端多出一根股线，左列股线的同一水平面上空出一个空换位处；
C、沿股线行进方向，将右列股线中多出的那根股线移动到步骤B中左列股线的空换位处，使空换位处平行换位至右列股线最下端；
D、同时，再将右列股线中的所有股线顺次垂直下移一根股线的高度，从而将空换位处垂直换位至右列股线最上端；
E、沿股线行进方向，再将左列股线最上端的股线水平换位至步骤D中的空换位处，使空换位处平行换位至左列股线最上端；
F、再将左列股线中的所有股线顺次垂直上移一根股线的高度，从而将空换位处垂直换位至左列股线最下端；
G、在定子线棒中的其他换位处，依次按照步骤C至步骤F的换位顺序进行换位，直到所有换位股线位置变换到和定子股线换位的起始阶段一样时，定子线棒所有换位股线换位完毕。
2.根据权利要求1所述的一种大型水轮发电机定子线棒内股线换位方法，其特征在于，所述换位股线外表面预先按要求包有绝缘漆。
3.根据权利要求1或2所述的一种大型水轮发电机定子线棒内股线换位方法，其特征在于，所述换位股线于换位处设置有用于加强绝缘保护的玻璃丝带垫片。
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