Способ изготовления обмотанных статоров

Способ изготовления обмотанных статоров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (п)73!5П

ИЗОБРЕТЕНИЯ

"о(оа Соеотских

Социалистических

Ресоублии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.11.78 (21) 2682401/24-07 (51) M. Кл.2

H 02 К 15/00 с присоединением заявки № осУдарстееииый комитет (23) Приоритет (53) УДК 621.315 (088.8) (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.80 ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения А. В. Хвальковский, В. С. Гурвич, Л. Г. Дьяконов, С. Е. Пузаков и T. А. Гуреева (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБМОТАННЫХ СТАТОРОВ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к изготовлению при ремонтах обмотанных статоров высоковольтных электрических машин со стержневыми обмотками, преимущественно тур- 5 богенераторов и гидрогенераторов, с заменой микалентной ком паундиров анной изоляции на термореактивную из заранее пропитанных лент на основе слюдяных бумаг, при сохранении конструкции обмотки, кон- )о струкции и формы стержней, а также конструкции бандажных колец и кронштейнов.

У генераторов с микалентной компаундированпой изоляцией в большинстве случаев конструкция обмотки, конструкция и форма (5 стержней, а также конструкция и точность изготовления бандажных колец и кронштейнов таковы, что стержни при укладке в статор подвергаются деформациям. Микалентная изоляция в разогретом состоя- 90 нии выдерживает эти деформации без повреждений, термореактивная изоляция этим свойством не обладает.

Микалентная компаундированная изоляция значительно уступает термореактивной 25 изоляции на основе слюдинитовых бумаг по большинству электрических и механических характеристик, особенно при повышенных температурах, Кроме того, стоимость микалентной изоляции значительно выше, 30 чем термореактивной стеклослюдинитовой, и в микалентной изоляции используется остродефицитная щепаная слюда.

Поэтому в тех случаях, когда микалентная компаундированная изоляция генераторов требует замены, ее заменяют на термореактнвную.

При изготовлении новых обмоток ремонтируемых генераторов на заводах старая медь не используется, заводы изготавливают новые комплекты обмоток с термореактивной изоляцией, внося необходимые изменения в форму стержней, конструкцию обмотки, констру кцню бандажных колец, кронштейнов и т. д.

Ремонтные организации при переводе генераторов на термореактивную изоляцию вынуждены, как правило, использовать старую медь, а также сохранять конструкцию обмотки, конструкцию и форму стержней, конструкцию бандажных колец и кронштейнов, но, как упоминалось, готовая термореактивная изоляция генераторов не выдерживает деформаций, которые возникают при укладке обмотки в статор в случае, если конструкция и форма отдельных элементов генераторов остается такой же, как при микалентной компаундированной изоляции, и которую разогретая микалентная изоляция выдерживает без повреждений.

713517

В свое время на электромашиностроительных заводах при переходе в генераторостроении на термореактивную изоляцию потребовалось изменить конструкцию и форму стержней, а также конструкцию бандажных колец и кронштейнов так, чтобы полностью исключить деформацию стержней при укладке. Это дало возможность принять такую схему изготовления изолированных стержней, при которой опрессовка и термообработка изоляции и прямолинейных и эвольвентных частей проводится одновременно. Потребовалось также повысить точность изготовления как самих стержней, так и бандажных колец и кронштейнов. Все эти изменения повлекли за собой внесение изменений в конструкцию турбогенераторов.

Ремонтные организации не могут использовать заводской способ изготовления изолированных стержней, оставляющий без изменений форму стержней, форму и конструкцию обмотки, конструкцию бандажных колец и кронштейнов.

Необходим способ изготовления изоляции стержней, при котором изоляция лобовых частей в момент укладки стержней в статор сохраняла бы эластичность.

Известен способ изготовления обмоток с термореактивной изоляцией, который включает нанесение на проводник изоляционной ленты, пропитанной термореактивным составом, обладающим небольшой экзотермичностью, который остается после отверждения эластичным или по крайней мере пластичным, например полиэфирной смолой, растворенной в диаллилфталате, опрессовку на прямолинейном участке стержня, создание разности температур путем различного нагрева отдельных частей проводника, укладку обмоток в статор и окончательную термообработку до полного отверждения (1), Реализация этого способа не представляется возможной, поскольку в изоляции на применяемых в отечественном электромашиностроении эпоксиднополиэфирных составах при достижении более или менее определенной температуры процесс полимеризации развивается настолько быстро, что приостановить процесс полимеризации для получения полуполимеризованной изоляции, в частности сохраняющей эластичность, практически невозможно. А поскольку это так, то приходится учитывать, что если один участок нагревается с помощью нагревателей, то прилегающий к первому нагревается за счет теплопередачи. При этом нагреваться за счет теплопередачи будет вона перехода прямолинейной части в эвольвентную, т. е. как раз та зона, в которой изоляция обязательно должна оставаться эластичной. Следовательно, использование известного метода не может гарантировать получение на участках, деформируемых при

65 укладке обмотки в статор, изоляции, обладающей необходимой эластичностью.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления обмотанных статоров высоковольтных генераторов, при котором по всей длине стержней наносят стеклослюдинитовую ленту, пропитанную термореактивным составом, опрессовывают изоляцию на прямолинейных участках стержней, после чего укладывают стержни в статор и термообрабатывают изоляцию (2).

Указанный способ не может быть широко использован при ремонтах особенно крупных генераторов ввиду того, что термообработка изоляции проводится только после укладки в статор всей обмотки, но если изоляция прямолинейных участков стержней до укладки в статор не подвергается термообработке, то при укладке и заклиновке она легко механически повреждается (обычно образуются разрывы диэлектрического барьера). Эти механические повреждения остаются в изоляции и после термообработки, являются слабыми местами в изоляции, Их наличие уменьшает эксплуатационную надежность изоляции.

Кроме того, изоляция пазовой части не спрессовывается и подвергается термообработке без одновременной опрессовки, в результате она оказывается недостаточно монолитна, в ней остаются газовые включения, в которых возникают разряды, разрушающие изоляцию. Скорость разрушения изоляции увеличивается, если газовое включение находится в месте механического повреждения диэлектрического барьера.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик термореактивной изоляции при использовании конструкций стержней, бывших в эксплуатации с микалентной компаундированной изоляцией и требующих деформации при укладке в статор.

Цель достигается тем, что прямолинейные участки стержней подвергают термообработке одновременно с опрессовкой, охлаждая прилегающие к ним участки стержней до температуры более низкой, чем температура начала желирования термореактивного состава, а на границе нагреваемого и охлаждаемого участков устанавливают теплоизолирующие экраны.

Опрессовку и нагрев изоляции проводят на участке прямолинейной части, длина которого больше длины пазовой части и меньше всей длины прямолинейной части.

На фиг, 1 и 2 схематически изображен стержень в пресс-форме и в пазу соответственно.

Изготовление изоляции по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.

На стержень 1 наносится по всей длине однородная стеклослюдинитовая лента на

713517

Таблица 1

Изоляция образцов деформированиых (изгиб и кручение) Режим термообработки

Изоляция образцов недеформироваииых

4 ч при 80 С

4 ч при 100 С

73 — 78

73 — 78

69 — 76

17 — 22

60

65 компаунде К-110. Затем ца широкие стороны стержня накладываются топкие гибкие стальные обкладки 2, которые при опрессовке прижимаются к изоляции плитами пресс-формы 3 и струбцинами 4. Участок 5 стержня, который больше длины паза 6, по меньше всей длины прямолинейной части

7, одновременно с опрессовкой подвергается предварительной термообработке за счет контакта с нагретыми плитами пресса.

Участки 8 стержня, непосредственно примыкающие к концам плит пресса, охлаждаются. На границе нагреваемых и охлаждаемых участков стержня устанавливают теплоизолирующие экраны 9.

Режим термообработки на первом этапе формирования изоляции (до укладки в пазы) должен быть достаточным для того, чтобы изоляция прямолинейных участков, подвергающаяся подпрессовке и предварительной термообработке, сохраняла монолитность при окончательной термообработке, которая проводится в пазу после сборки всей обмотки фактически без давления.

Механические свойства изоляции после предварительной термообработкп должны быть достаточно высокими, чтобы изоляция не повреждалась при укладке стержней в пазы.

С другой стороны, температура и продолжительность предварительной термообработки должны быть минимальными, так как в противном случае несмотря на пппнудительное охлаждение зона, в которой изоляция должна оставаться эластичной, может нагреться настолько, что эластичность пе сохранится. При интенсивном охлаждении участков стержней вне зоны плит пресса (пресс-форм), в случае воздушного охлаждения возникает опасность того, что б.— дут охлаждаться и концевые участки плит.

Это приведет к снижению температуры концевых участков плит, к нарушению заданного режима термообработки, что недопустимо. Для того, чтобы уменьгпить эту опасность, F13 концах плит ставятся специальные теплопзолирующие экраньь

Места выхода стержней из паза являются с точки зрения нагрузок IIB изоляцию одними из наиболее напряженных.

Поскольку при данном способе изо.чяпця опрессовывается только на прямолинейной части, на поверхности изоляции. в месте окончания пресс-формы, может образоваться уступ, изоляция может быть повреждена, т. е. может образоваться слабое место.

Для того, чтобы слабое место не совпало с зоной, где изоляция подвергается практически наибольшим эксплуатационным нагрузкамм, длина пресс-форм (пресс-планок) делается больше длиньг паза машины, Ilo не менее чем на 100 мм меньше длпны прямолинейной части паза стержня. Для того, чтобы в месте окончания плит пресса (пресс-формы) на поверхности изоляции по возможности избежать образование уступов и чтобы в зоне границы паза не было участков немонолптпой изоляции, на поверхность изоляции, на прямолинейную часть, углы и на прилегающие участки лобовых частей накладываются гибкие IIpoкладки, которые прижимаются к поверхности изоляции плптамп пресса (прссс-формы), а вне зоны пресса (пресс-формы)— струбцинами.

Пример 1. Образцы — медные стержни, имитирующие элементы обмотки, размером

6+30+500 мм заизолированы стекчослюдинитовой лентой ЛС2К110СТ, пропитанной компаундом К-110 для по.черчения изоляции толщиной 3 мм. На широкие стороны образцов накладывают обкладки со стр бцинами и производят опрессовку изоляции.

Макеты помещают в термостат и подвергают термообработке по счеч кчтпим режимам: 4 ч при 80 С и 4 ч прн 100 С.

После этого один конец макета закпепляют, а другой отгибают так. чтобы создать на поверхности изоляции деформапип, равные деформациям. возшгкающпм прп отгпбе степжня т рбогенератора мощностью

150 МВт на 7 . Затем макеты подвепгают термообработке прп 140 Г в течение 48 ч в свободном состоянии (без пресс-планок) и определяют пробивное напряжение. Результаты приведены в табл. 1.

Пробивное напряжение, кВ

Полученные данные показывают, что изоляция пз ленты на составе компаунда К-110 при термообработке в тсченпе 4 ч прп 80 С сохраняет эластичность и выдерживает практически без повреждений деформации, связанные с процессом укладки. В случае термообработкп прп 100 C в течение 4 ч эластичность теряется. Таким образом, участки изоляции, деформнруемые при укладке стержней, для сохранения эластичности не должны нагреваться выше, чем до

80 С в течение 4 ч. Может быть допущен нагрев при 85 С в течение 3 ч.

Пример 2. Образцы — отрезки медных шинок сечением 6;к,30 мм и длиной 500 мм заизолированы стеклослюдинптовой лентой

ЛС2К110СТ для получения толщины изоляции 3 мм на сторону и подвергнуты термообработке (под давлением) по режиму

7135

Таблица 2

Состояние изоляции (1я ь) после термообработки

4 ч при 120 С

48 ч при 140 С 10

6

12 !

0,03

0,03!

0,035

0,043

0,057

0,015

0,017

0,025

0,034

0,045

Как показывают приведенные результа- 20 ты, изоляция, подвергшаяся термообработке под давлением в течение 4 ч при 120 С, не теряет монолитность прп дальнейшей термообработке в течеш!е 48 ч при 140 С.

Таким образом, минимальное время тер- 25 мообработки изоляции на участке, нс деформируемом при укладке стержней в паз,в случае выполнения изоляции из лепты на составе компаунда К-110 составляет 4 ч при 120 С. 30

Таблица 3

Температура в отдельных точках, С

3а границей обогреваемой части на расстоянии

Место размещения

В центре

Способ изготовления

До границы обогреваемой части на расстоянии 10 мм термопар образца

50 мм

20 мм

Известный

1I0

На поверхности изоляции

130 (без охлаждения и экранов) 103

100

На поверхности меди

109

Предлагаемый (с экранами и охлаждениемм) 68

На поверхности изоляции

114

130

На поверхности меди

108

4 ч при 120 С. Затем у образцов определяют зависимость tg6=f(U) до и после прогрева в течение 48 ч при 140 С (без давления). Результаты приведены в табл. 2.

Полученные данные показывают, что предлагаемый способ, предусматривающий охлаждение изоляции вне нагреваемой зоны и использование теплоизоляционных экранов, обеспечивает нужное для выбранног! изоляции распределение температур, которое установлено на основании данных, описанных в примерах 1 и 2.

Известный способ требующегося распределения температур не обеспечивает. Контрольные опыты с охлаждением изоляции вне зоны плит пресса, но без теплоизоляционных экранов, показывают, что концевые участки плит пресса охлаждаются настолько, что изоляция под ними не полимеризуПример 3. Образцы — отрезки плетеных стержней сечением 16+90 мм и;,олируют стеклослюдинитовой лентой ЛС21 110СТ из расчета получения готовой изоляции толщиной 6,5 мм на сторону.

Образец помещают в пресс между плитами, имеющими нагреватели. На широкие стороны образца накладывают стальные пластины толщиной 1,0 мм, которые прижимают вне зоны плит пресса с помощью струбцин. Размер стальных пластин соответствует размеру широких сторон образцов; торцы образцов закрывают асбестом.

Образцы, изготавливающиеся по предлагаемому способу, вне зоны плит пресса охлаждают с помощью вентилятора. На границе нагреваемого и охлаждаемого участков устанавливают теплоизоляцнонные экраны. При контрольных опытах экраны убирают.

При изготовлении образцов по нзвсстному способу охлаждение нс проводят и экраны не ставят.

Основные результаты приведены в табл.

3, показывающей распределение температур в различных точках образцов. Такое распределение устанавливается через 1,5 ч после начала нагрсва и сохраняется практически без существенных изменений в течение 4 — 5 ч. стся. Следовательно, наличие экранов ооязательно.

В случае применения стеклослюдинитовой ленты на компаунде К-110 температура термообработки изоляции на недеформируемой при укладке части стержней должна быть в пределах 120 — 130 С, а ее продолжительность 3 — 4 ч. После такой термообработки изоляция сохраняет монолитность при повторной термообработке, проводимой после укладки стержней в статор.

Для сохранения эластичности изоляции и способности ее не повреждаться при деформациях, связанных с укладкой, максимальный нагрев изоляции деформируемых

713517

10 участков, возникающий за счет теплопередачи от нагреваемых участков, не должен превышать 80 С при нагревании в течение

4 ч или 85 С в течение 3 ч. Эти условия достигаются интенсивным принудительным охлаждением участков изоляции, смежных с принудительно нагреваемыми, при наличии теплоизолирующих экранов на границе нагреваемой и охлаждаемой зон.

Изобретение обеспечивает повышениенадежности генераторов в эксплуатации, так как надежность термореактивной изоляции выше микалентной компаундированной, снижение стоимости изоляции.

Формула изобретения

1. Способ изготовления обмотанных статоров высоковольтных электрических машин со стержневой обмоткой, преимущественно генераторов, при котором по всей длине стержней наносят стеклослюдинитовую ленту, пропитанную термореактивным составом, опрессовывают изоляцию на прямолинейных участках стержней, после чего укладывают стержни в статор и термообрабатывают изоляцию, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик изоляции, при использовании конструкции стержней, требующих деформации при укладке в статор, 5 прямолинейные участки стержней подвергают термообработке одновременно с опрессовкой, охлаждая прилегающие к ним участки стержней до температуры более низкой, чем температура начала желирова10 ния термореактивного состава, а на границе нагреваемого и охлаждаемого участков устанавливают теплоизолирующие экраны.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную опрессовку и нагрев

l5 изоляции проводят на участке прямолинейной части, длина которого больше длины пазовой части и меньше всей длины прямолинейной части.

Источники информации, 20 принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Швейцарии М 363080, кл. 21 о, 51, 1962.

2. Гурвич В. С. Применение термореактивной изоляции при перемотке статоров

25 электрических машин.— «Энергетик», 1977, № 1, с. 29 — 30 (прототип).

713517

Составитель П. Забуга

Техред В. Серикова

Корректор А. Степанова

Редактор А. Купрякова

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 755/7 Изд. Ке 279 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5