CN104697571B - 发电机定子线棒铜芯与外绝缘层脱壳松动的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发电机定子线棒铜芯与外绝缘层脱壳松动的测量方法，采用了一套分别连接力学试验机上、下接口的顶压杆和下夹具的测量装置，其中，顶压杆下端连接可更换凸模；下夹具上端连接可更换凹模。测量时，线棒试样被固定在可更换凹模上，凸模对准所述线棒试样的铜芯截面；启动力学试验机使顶压杆缓慢下移，至凸模接触线棒铜芯继续下压，直到线棒铜芯被压出外绝缘层；测量铜芯与外绝缘层接触的外表面面积，根据力学试验机施加的压力计算出被测线棒单位面积上的压力数据，将该数据与完好的线棒相应数据对比，即可定量地反映出被测线棒铜芯与外绝缘层间脱壳松动的程度。

Description

发电机定子线棒铜芯与外绝缘层脱壳松动的测量方法
技术领域
本发明涉及一种电工测量技术，特别涉及一种可考核发电机定子线棒承热应力及耐受电热老化能力的测量方法。
背景技术
发电机定子线棒是发电机的心脏部件，在运行过程中必须承受电、热、机械应力和环境条件的作用，同时还得承受起动和停机发生的冷热循环热应力作用。由于铜导线与主绝缘层的热膨胀系数不同，反复热应力作用会使发电机定子线棒铜芯与外绝缘层间脱壳分层、产生松动，引起局部放电发生，导致定子线棒电气绝缘性能劣化失效，影响发电机的安全可靠运行。因此，建立测量发电机定子线棒铜导线与主绝缘层间脱壳松动的方法，考核发电机定子线棒承热应力作用的能力，以及耐受电热老化的能力，评估线棒的安全寿命,是非常重要的。
但目前还没有可有效测量及定量评价发电机定子线棒铜导线与主绝缘层间脱壳松动具体方法。
发明内容
针对实际工程与试验需求，本发明的目的是提供一种能够对发电机定子线棒铜导线与主绝缘层间脱壳松动进行量化测量的方法。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的。
一种发电机定子线棒铜芯与外绝缘层脱壳松动的测量方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)将一个顶压杆与力学试验机上接口相连，一个下夹具与力学试验机下接口相连；所述顶压杆包括上支架，其下端连接一可更换凸模，所述下夹具包括一个带容纳槽的下支架，其上端连接一个内型腔上下贯通的可更换凹模；其内型腔轮廓尺寸稍大于线棒试样铜芯截面轮廓尺寸；凸模水平截面轮廓尺寸稍小于线棒试样铜芯截面轮廓尺寸；
(2)将截取的线棒试样固定在下夹具的凹模上，相对于顶压杆的凸模下方，并使线棒试样的外绝缘层支撑在凹模端面上；让凸模对准线棒试样的铜芯截面；
(3)启动力学试验机使顶压杆缓慢下移，至凸模接触线棒铜芯，并继续下压，直到线棒铜芯被压出外绝缘层，掉落至下夹具的容纳槽内；
(4)测量线棒铜芯与外绝缘层接触的外表面面积，根据力学试验机施加的压力计算出被测线棒单位面积上的压力数据；
(5)将步骤(4)得到的压力数据与完好的线棒相应压力数据对比，即能定量地反映出被测线棒铜芯与外绝缘层间脱壳松动的程度。
上述方法中，所述线棒试样的截取长度为30mm。
所述力学试验机下压的压力不大于50kN；下压的速度为1～5mm/min。
本发明的优点是：
1、测量装置采用一套可更换的对应不同规格线棒的凹凸模组成，凹膜内部型腔尺寸以及凸模截面尺寸可按照不同的线棒规格加工，而凹模外形尺寸、凸模上端安装尺寸均不用改变，因此模具更换方便，可适合于不同规格的发电机定子线棒。
2、本发明方法可以量化的测定出发电机定子线棒铜导线与主绝缘层间脱壳松动，通过结果对比对松动程度做出评价。能够有效考核发电机定子线棒承热应力作用的能力，以及耐受电热老化的能力，提高发电机定子线棒及发电机运行的可靠性。
附图说明
图1是本发明方法的测试装置结构图。其中(a)为测试装置在力学试验机上的使用状态；(b)为(a)中的Ⅱ部放大图。
图2是图1(b)中顶压杆的装配图。
图3是图1(b)中下夹具的装配图。
图4是图1(b)中线棒试样的结构图。
图1～图4中：1、试验机上接口；2、顶压杆；3、线棒试样；4、下夹具；5、试验机下接口；6、上螺母；7、上接口配合端；8、螺钉；9、上支架；10、定位键；11、螺钉；12、可更换凸模；13、下螺母；14、下接口配合端；15、下支架；16、侧挡块；17、可更换凹模；18、端挡块；19、凹槽；20、外绝缘层；21、线棒铜芯。
具体实施方式
参考图1～图3，本发明采用的测试装置[图1(b)]使用时通过销钉装于压力测量仪的上接口1与下接口5之间[图1(a)],测试装置包括下夹具4和顶压杆2，线棒试样3装在下夹具4上。顶压杆包括上支架9，其下端设有安装凹槽，通过定位键10及螺钉11连接一垂直截面为“T”形的可更换凸模12，该“T”形结构的上横刚好与支架下端的安装凹槽横截面吻合。“T”形结构下竖的水平截面轮廓尺寸可对应不同规格测试线棒制作。上支架上端设有上接口配合端7，通过上螺母6及连接销与力学试验机上接口1相连(图2)。下夹具包括下支架15，其上端设有带阶梯的凹槽19，该带阶梯凹槽19的绝对深度(阶梯边沿至底面)要大于线棒试样3的截取长度，用于承接被压出外绝缘层的线棒铜芯21。一个可更换凹模17被固定在该凹槽的阶梯上，凹模内型腔上下贯通，轮廓尺寸可对应不同规格的测试线棒制作。测试时，线棒试样3通过两个侧挡块16、两个端挡块18被固定在可更换凹模17上。下支架下端设有下接口配合端14，通过下螺母13及连接销与力学试验机下接口5相连(图3)。组成夹具座和顶压杆的零部件均由硬度达到HRC28°的钢制材料制成,其中凸模和凹模由硬度达到HRC58°的模具钢制成。凹模内型腔轮廓尺寸要求单边大于被测试线棒铜芯21截面轮廓尺寸0.2～0.4mm；凸模截面轮廓尺寸比被测试线棒铜芯21截面轮廓尺寸单边小0.2～0.4mm。
将使用过的已老化的定子线棒截成图4结构的线棒试样，截取长度不可过长，过长则对脱壳松动的测量敏感性降低，也不可过短，过短会使测量结果分散性过大。本发明测量中截取长度为30mm左右，两个截面平行度不大于0.2mm且与外绝缘层的外周轮廓垂直。
利用上述测量装置测量发电机定子线棒铜芯与外绝缘层间松动程度的方法如下：根据需测量的线棒的规格尺寸换装相应的凸模和凹模，将未使用过的同规格批次新定子线棒试样3通过端挡块18和侧挡块16固定在下夹具的凹模上，相对顶压杆的凸模下方，并使线棒试样的外绝缘层20支撑在凹模端面上；让凸模对准线棒试样的线棒铜芯21轮廓，启动力学试验机使顶压杆缓慢下移并对线棒铜芯下压，下压速度为5mm/min，直到线棒铜芯21被压出外绝缘层20掉落至下夹具的容纳槽内。测量该新线棒铜芯外轮廓(线棒铜芯与绝缘层接触处)的表面面积，根据力学试验机施加的压力计算出单位面积上的压力值；同样的方法测量至少5个这样的线棒试样，共得到5个压力值，取其平均值做为基准值。然后用同样的方法测出同规格批次已使用过的旧定子线棒试样对应的压力值，将该值与基准值之比，即可定量地反映出该旧线棒铜芯与外绝缘层间脱壳松动的程度。
根据不同线棒的规格尺寸，力学试验机下压的压力控制在50kN范围内调整，下压速度可在1～5mm/min内调整，该速度无极可调，力学试验机可连续自动记录压力值，并绘出压力--时间曲线，该压力--时间曲线可用于分析考核发电机定子线棒铜芯与外绝缘层间的粘附特性，判断定子线棒的绝缘层的加工质量的优劣。

Claims (3)

1.一种发电机定子线棒铜芯与外绝缘层脱壳松动的测量方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)将一个顶压杆与力学试验机上接口相连，一个下夹具与力学试验机下接口相连；所述顶压杆包括上支架，其下端连接一可更换凸模，所述下夹具包括一个带容纳槽的下支架，其上端连接一个内型腔上下贯通的可更换凹模；其内型腔轮廓尺寸稍大于线棒试样铜芯截面轮廓尺寸；凸模水平截面轮廓尺寸稍小于线棒试样铜芯截面轮廓尺寸；
(2)将截取的线棒试样固定在下夹具的凹模上，相对于顶压杆的凸模下方，并使线棒试样的外绝缘层支撑在凹模端面上；让凸模对准线棒试样的铜芯截面；
(3)启动力学试验机使顶压杆缓慢下移，至凸模接触线棒铜芯，并继续下压，直到线棒铜芯被压出外绝缘层，掉落至下夹具的容纳槽内；
(4)测量线棒铜芯与外绝缘层接触的外表面面积，根据力学试验机施加的压力计算出被测线棒单位面积上的压力数据；
(5)将步骤(4)得到的压力数据与完好的线棒相应压力数据对比，即能定量地反映出被测线棒铜芯与外绝缘层间脱壳松动的程度。
2.如权利要求1所述的发电机定子线棒铜芯与外绝缘层脱壳松动的测量方法，其特征在于，所述线棒试样的截取长度为30mm。
3.如权利要求1所述的发电机定子线棒铜芯与外绝缘层脱壳松动的测量方法，其特征在于，所述力学试验机下压的压力不大于50kN；下压的速度为1～5mm/min。
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