CN104852535B - 一种新型交流发电机定子线棒换位方法 - Google Patents

一种新型交流发电机定子线棒换位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型交流发电机定子线棒换位方法，利用该换位方法在线棒槽部可进行360°全换位、不足360°换位、空换位等，而在线棒端部的股线无需用并头套进行并联短接，而是按照“首尾对应”原则，根据选定节距对不同线棒中的股线进行一一连接，每根股线预先按要求包有绝缘漆，在股线连接处可用与股线截面积相等的铜片将其连接。该新型定子线棒换位方法能够实现传统股线的各种换位方案，且股线间的环流相较于传统换位方案大幅减小，在不同负载电流情况下能有效减小环流损耗。因此该定子线棒换位方法对交流发电机的节能设计提供了一定程度上的参考价值，具有较大的实用意义。

Description

一种新型交流发电机定子线棒换位方法
技术领域
本发明涉及交流发电机设计与制造技术领域，具体涉及一种新型交流发电机定子线棒换位方法。
背景技术
交流发电机的定子绕组一般由多根股线并绕而成条形线棒。由于每根股线处在槽部和端部复杂的交变磁场中，因此通过线棒的电流除了负载电流外还有两种附加电流，分别是存在于每一根股线中的涡流和任意两根股线所构成的回路之间的环流。涡流的产生使股线内部各点电流密度分布不均匀，导致附加铜耗增加，但是若采用厚度较薄的扁铜线可以基本解决涡流问题。而环流是由于各并联股线的电势不均等所引起的，因为各并联股线处于槽部和端部不同的位置，导致股线交链的漏磁场不同，即产生的漏感电势也不同，故在各股线回路中形成了电势差而引起环流。这种环流增加了定子的附加损耗，造成各股线温升不同，容易导致股线出现局部过热点，降低了交流电机的效率，对交流电机的安全运行造成极大影响。
为了减少环流所引起的损耗，通常在定子线棒的设计和制造中采用股线换位技术。交流发电机采用的传统换位方法主要有360°全换位、0°/360°/0°加空换位段换位、不足360°换位、0°/360°/0°延长换位、0°/540°/0°换位等股线换位方法，这些换位方法广泛应用于大型交流发电机的设计制造中，在抑制环流方面取得良好的效果，并且股线换位技术也在不断地发展中。
在现有的换位技术中，股线在线棒槽部进行传统的换位，在线棒端部是通过并头套使同根线棒的所有股线并联短接，因此环流只存在于同根线棒中。但是当负载电流变化时，环流损耗增加明显。
为解决上述问题，本发明专利提供了一种新型交流发电机定子线棒换位方法，该换位方法能有效减小不同负载电流情况的环流损耗，从而保障电机的安全运行，提高使用寿命。
发明内容
本发明专利所要解决的技术问题是：如何设计一种新型交流发电机定子线棒换位方法，从而在负载电流变化时，能够使环流及环流损耗的趋势较现有的换位方式能大幅度减小，保障电机的安全运行，达到节能减排的目的。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：提供一种新型交流发电机定子线棒换位方法，利用该换位方法在线棒槽部可进行360°全换位、不足360°换位、空换位等，而在线棒端部的股线无需用并头套将股线进行并联短接，只需按对应原则将不同线棒中的股线进行一一连接，每根股线预先按要求包有绝缘漆，在股线连接处可用与股线截面积相等的铜片将其连接。其特征在于：该连接方法在股线端部无需用并头套将股线进行并联短接，而是根据绕组节距，使不同线棒内的股线在端部经过扭转后的位置对齐，将股线进行一一对应连接。
槽部股线换位步骤如下：
（1）股线横向排列为两排，每根线棒包含18根股线；
（2）左排股线和右排股线分别以不同角度沿股线行进方向延伸，左排股线的行进方向为沿槽口方向(20)向上倾斜，右排股线的行进方向为沿槽底方向(22) 向下倾斜；
（3）左排顶端的第一根股线(10)沿行进方向经过第一个换位弯(21a)换位到右排顶端第一根股线(9)上方，倾斜角度改变，直至与右排股线行进方向一致；
（4）左排顶端的第二根股线(11)沿行进方向经过换位弯(21b)换位到步骤（3）中从左排换位到右排的股线上方，倾斜角度改变，直至与右排股线行进方向一致；
（5）重复步骤（3）—（4），直至左排股线全部换位完成；
（6）右排股线与左排股线的换位方式一致，而方向不同，直至右排股线全部换位完成。
端部股线连接过程如下：
a 按照特定的排列顺序对不同线棒端部的每根股线进行编号；
b 根据绕组节距选择不同线棒内的股线进行连接，上层线棒(24)的股线在其两端部中的一个端部沿槽底方向(22)扭转，下层线棒(23)的股线沿槽口方向(20)扭转；
c 将上、下层线棒股线在不同节点进行扭转，使线棒内的股线形成一一对应关系；
d 按照“首尾对应”原则，将对齐后的股线进行相向延伸，并在股线连接处用与股线截面积相等的铜片将对应的股线进行连接；
e 将上层线棒(24) 的股线在另一端部执行步骤 c—d，将下层线棒(23) 的股线在与该另一端部对应的一个端部执行步骤 c—d；；
f 剩余线棒执行步骤 b—d，直至端部股线的连接工作完成。
按照本发明所提供的新型交流发电机定子线棒换位方法，其特征在于：适用于各种换位方案，线棒端部的股线无需通过并头套连接，而是根据“首尾对应”原则，即上层线棒顶端股线和下层线棒底端股线对应，并将其进行一一连接。
按照本发明所提供的新型交流发电机定子线棒换位方法，其特征在于：在股线连接处用与股线截面积相等的铜片将对应的每根股线进行连接，所述股线于连接处设置有玻璃丝带垫片，用于加强绝缘保护。
综上所述，本发明所提供的新型交流发电机定子线棒换位方法具有如下优点：1、当负载电流变化时，该换位方法较传统的换位方法的环流及环流损耗明显减小；2、该换位方法在端部对股线的连接方式作了改变，因此适用于360°全换位、不足360°换位、空换位以及延长换位等传统换位方法；3、随着技术的日益发展，该换位方法在工艺上不难实现，该方法能大幅减小环流损耗，对交流发电机的节能设计提供了一定程度上的参考价值，具有较大的实用意义。
附图说明
图1是槽部股线换位的立体图。
图2是槽部股线的换位弯。
图3是端部股线连接的立体图。
图4是图3中M-M’的正视图（取6根股线）。
图5是股线连接处设置有玻璃丝垫片。
图6是下层线棒股线对应编号图。
图7是上层线棒股线对应编号图。
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，槽部股线换位步骤如下：
（1）股线横向排列为两排，每根线棒包含18根股线；
（2）左排股线和右排股线分别以不同角度沿股线行进方向延伸，左排股线的行进方向为沿槽口方向(20)向上倾斜，右排股线的行进方向为沿槽底方向(22) 向下倾斜；
（3）左排顶端的第一根股线(10)沿行进方向经过第一个换位弯(21a)换位到右排顶端第一根股线(9)上方，倾斜角度改变，直至与右排股线行进方向一致；
（4）左排顶端的第二根股线(11)沿行进方向经过换位弯(21b)换位到步骤（3）中从左排换位到右排的股线上方，倾斜角度改变，直至与右排股线行进方向一致；
（5）重复步骤（3）—（4），直至左排股线全部换位完成；
（6）右排股线与左排股线的换位方式一致，而方向不同，直至右排股线全部换位完成。
如图3所示，端部股线连接步骤如下：
a 按照特定的排列顺序对不同线棒端部的每根股线进行编号；
b 根据绕组节距选择不同线棒内的股线进行连接，上层线棒(24)的股线在其两端部中的一个端部沿槽底方向(22)扭转，下层线棒(23)的股线沿槽口方向(20)扭转；
c 将上、下层线棒股线在不同节点进行扭转，使线棒内的股线形成一一对应关系；
d 按照“首尾对应”原则，将对齐后的股线进行相向延伸，并在股线连接处用与股线截面积相等的铜片将对应的股线进行连接；
e 将上层线棒(24) 的股线在另一端部执行步骤 c—d，将下层线棒(23) 的股线在与该另一端部对应的一个端部执行步骤 c—d；；
f 剩余线棒执行步骤 b—d，直至端部股线的连接工作完成。
图4是图3中M-M’局部放大示意图(只取6根股线)，图6和图7分别是下层、上层线棒股线对应的编号图。取下层线棒23中编号为6的股线和上层线棒24中编号为4＇的股线为例，说明端部股线的具体连接步骤。股线6在A点进行扭转，股线4＇在C点进行扭转，两者扭转角度关于轴线对称。股线6沿直线方向延伸并在B点进行扭转，同理，股线4＇沿直线方向延伸并在D点进行扭转，两者扭转角度关于轴线对称。最后，两股线相向延伸并在E点用同等截面积的铜片进行连接，并在股线连接处设置玻璃丝垫片，用于加强绝缘保护。
以一台180MW水轮发电机为例，定子线棒槽部采用不足换位方式，利用三维有限元法分别对传统换位方法和新型换位方法的股线环流损耗进行计算。结果显示在额定负载情况下，采用传统换位方法和新型换位方法的每根线棒环流损耗的计算结果分别为324.28W和58.32W，随着负载电流的变化，采用传统换位方法的线棒环流损耗变化幅度较大，而采用新型换位方法的线棒环流损耗的变化幅度较小，因此在不同的负载电流情况下，采用新型换位方法能有效减小线棒环流损耗。
采用本发明所提供的新型交流发电机定子线棒换位方法适用于传统股线排列的各种换位方法，可以兼顾各种换位方法的优点，能够有效抑制定子线棒中的环流，减小股线中的环流损耗。随着技术的日益发展，该换位方法在工艺上不难实现，该方法能大幅减小环流损耗，对交流发电机的节能设计提供了一定程度上的参考价值，具有较大的实用意义。
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各种传统换位方法的定子线棒。

Claims (2)

1.一种交流发电机定子线棒换位方法，其主要特征在于：在线棒槽部，股线可进行多种换位方案，槽部股线换位步骤如下：
（1）股线横向排列为两排，每根线棒包含18根股线；
（2）左排股线和右排股线分别以不同角度沿股线行进方向延伸，左排股线的行进方向为沿槽口方向(20)向上倾斜，右排股线的行进方向为沿槽底方向(22) 向下倾斜；
（3）左排顶端的第一根股线(10)沿行进方向经过第一个换位弯(21a)换位到右排顶端第一根股线(9)上方，倾斜角度改变，直至与右排股线行进方向一致；
（4）左排顶端的第二根股线(11)沿行进方向经过换位弯(21b)换位到步骤（3）中从左排换位到右排的股线上方，倾斜角度改变，直至与右排股线行进方向一致；
（5）重复步骤（3）—（4），直至左排股线全部换位完成；
（6）右排股线与左排股线的换位方式一致，而方向不同，直至右排股线全部换位完成；
在换位线棒端部，按照“首尾对应”原则，根据选定节距对不同线棒的股线进行连接，股线连接过程如下：
a 按照特定的排列顺序对不同线棒端部的每根股线进行编号；
b 根据绕组节距选择不同线棒内的股线进行连接，上层线棒(24)的股线在其两端部中的一个端部沿槽底方向(22)扭转，下层线棒(23)的股线沿槽口方向(20)扭转；
c 将上、下层线棒股线在不同节点进行扭转，使线棒内的股线形成一一对应关系；
d 按照“首尾对应”原则，将对齐后的股线进行相向延伸，并在股线连接处用与股线截面积相等的铜片将对应的股线进行连接；
e 将上层线棒(24) 的股线在另一端部执行步骤 c—d，将下层线棒(23) 的股线在与该另一端部对应的一个端部执行步骤 c—d；
f 剩余线棒执行步骤 b—d，直至端部股线的连接工作完成。
2.根据权利要求1所述的定子线棒换位方法，其主要特征在于：在股线连接处用与股线截面积相等的铜片将对应的每根股线进行连接，所述股线于连接处设置有玻璃丝带垫片，用于加强绝缘。
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