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定子鐵芯基本介紹

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定子鐵芯基本介紹

發布日期:2018-09-18 作者:實日機電 點擊:

定子鐵芯是定子的重要部件,也是電機磁路的主要組成部分。它是由扇形片、通風槽片、定位筋、上下齒壓板、拉緊螺栓及托板等零件組成。定子鐵心是用硅鋼片沖成扇形片疊裝于定位筋上,定位筋通過托板焊于機座環板上,并通過上、下齒壓板用拉緊螺栓將鐵心壓緊成整體而成。鐵心也是安放繞組的部分,發電機運行時,鐵心將受到機械力、熱應力及電磁力的綜合作用。


基本結構

鐵芯沖片

1.鐵芯沖片材料

水輪發電機鐵芯沖片材料,通常采用硅鋼片。硅鋼片是一種含碳量很低的薄型鋼板。為了得到可行的低磁滯損耗.在特殊控制條件下進行生產。一般純鐵不適用于交變磁場中,主要因為其電阻率小,會引起大的渦流損耗。加入硅元素后,由于硅與鐵形成固溶體型合金,因而提高了電阻率。硅鋼片就是利用電阻率增加,減少由于厚度方向引起的渦流損耗。渦流損耗是與硅鋼片的厚度成比例的,通常鐵心用的硅鋼片厚度為0.35~0.5mm。

在電機中應用的硅鋼片分冷軋和熱軋兩種。冷軋的硅鋼片又分為有取向和無取向兩種。有取向硅鋼片即是各向異性,當磁通方向與軋制方向平行時,其單位損耗特別低,因此是變壓器鐵心的一種理想材料,但在發電機內應用時。其范圍極其有限。無取向硅鋼片即是各向同性,用與各向異性硅鋼片類似的方法軋制而成,在軋制質量、電氣性能等方面與有取向的硅鋼片相比較,具有優越性。因此,在大型水輪發電機的定子鐵心沖片上采用各向同性的冷軋硅鋼片,已成為普遍的做法。有關發電機使用的硅鋼片牌號及性能可參考有關規范或標準。

2.扇形沖片

設計扇形沖片時.每張沖片上的槽數必須為整數,并使片間接縫處不在齒上。為避免相鄰扇形沖片邊緣搭疊,接縫處應留有0.2~0.25mm的間隙。另外,為防止接縫處槽底錯牙損傷繞組絕緣,應將接縫處的槽底直角處沖成30°倒角2mm,

為了裝壓扇形沖片,在沖片上開有鴿尾槽或平行四邊形槽。

考慮到疊片方便,扇形片鴿尾槽應比鴿尾筋尺寸大1~1.5mm。通常每張扇形片上開有兩個鴿尾槽,即每張沖片上有兩根鴿尾筋。但有一些電機因選擇槽數的原因,也用一個半槽,即每張沖片上只能布置一根半鴿尾筋。設計時,兩根鴿尾筋之間的距離控制在350~450mm,如果尺寸太小,在結構布置上會造成一定的困難。大型水輪發電機也有采用每張扇形片上開有三個鴿尾槽,如三峽水電站發電機沖片弦長1069.9mm,每張扇形片上布置三個鴿尾槽。

設計扇形沖片時,首先要考慮其疊裝條件,同時必須合理地選擇扇形沖片的數目和尺寸以及每片的槽數。每張扇形沖片可選的槽數為6、7、8、9、10、11、12、13。但一般情況下,都選用9、10、11、12等槽數。定子裝壓時.為了避免扇形沖片的接縫不集中在一處,造成不必要的附加氣隙而影響電磁性能,在疊裝沖片時需要交錯疊裝。為了方便疊裝,通常采用1/2交錯疊裝,但并不十分適合。這樣交錯疊裝,由于接縫面的原因使定子軛截面減少了一半,所以在可能的情況下,采用1/3、1/4和1/5的交錯疊裝方法為宜。

從產生軸電流的角度來看,扇形沖片上、下層之間的交錯疊裝的數值影響較大,設計時必須加以考慮。扇形沖片疊裝時,接縫面的數目(N)將直接影響軸電流的產生。當t0為2p和N的Z大公約數時,Z適合的情況是  為奇數,  為偶數時就不利。式中:t0為2p與N的Z大公約數。

3.扇形沖片絕緣

由于沖頭和沖模之間必須有間隙,在沖剪時模具的刃口處產生剪切和彎曲,因此沖片的一邊總是有毛刺,即使在新模具開始使用時也存在,有時沖片的毛刺Z大可達0.08mm左右。扇形沖片在除去毛刺后即進行絕緣,即將扇形沖片在涂漆機上涂上一層硅鋼片漆,常用牌號有1611號漆,屬于A級。F級牌號為133號漆,漆膜厚度在0.015~0.02mm范圍內。扇形沖片的絕緣用來限制鐵心中的軸向/徑向渦流。

通風槽片

大、中型水輪發電機大都采用徑向通風系統。因此,在定子鐵心段必須設計有一定數量的由通風槽片構成的通風溝。通風槽片由扇形沖片、通風槽鋼及襯口環組成,見圖3.3-21。通風槽片用的扇形沖片材料一般為0.65mm厚的酸洗鋼板。酸洗鋼板表面要求平整、光滑、不得有氧化皮或其他污跡。通風槽片在點焊通風槽鋼時,齒部易產生變形致使碰上定子繞組。因此,通風槽片的槽型需要擴孔,以避免損傷繞組。一般槽型擴孔在直徑方向增加2mm,槽寬方向也增加2mm左右。通風槽片在齒部槽楔部分的尺寸,通常依據比例圖來選取,倒角也為60°,選取尺寸的原則是通風槽片在槽口部分不碰槽楔。

通風槽鋼是形成定子通風溝的主要零件。采用的通風槽鋼高度規格有4mm、6mm、8mm和10mm四種,材料有普通Q235鋼和非磁性鋼兩種。通風槽鋼表面要求光滑,沒有縱向擦傷、裂縫、毛刺和其他外部缺陷;鋼條必須平直,無論是側面或水平面都不允許有波浪形彎曲;鋼條上不允許有氧化膜妨礙點焊;每米長度內鋼條繞縱軸扭轉角度不允許大于5°。

過去中、小型水輪發電機通風槽鋼常用的材料為低碳鋼。近年來,在大、中型水輪發電機中,特別是內冷發電機,電磁負荷值越來越高,端部漏磁通和電樞電流在繞組邊中產生的漏磁通,使通風槽鋼中存在著相當大的漏磁通。尤其是當齒部的磁通密度很高(B0>1.5T)時.在沖片齒部的通風槽鋼對磁通形成相當大的分支路,造成通風槽鋼內損耗增加和發熱。采用非磁性的合金鋼作為通風槽鋼,對減少損耗將起到很大的作用。所以,一些電磁負荷較高的水輪發電機,都采用非磁性的合金鋼作為通風槽鋼。為了降低成本,非磁性通風槽鋼可只用于齒部。因為鐵心軛部的漏磁通是很小的,可以采用普通的通風槽鋼。

通風槽鋼和襯口環現都采用點焊的方法固定于扇形沖片上,點焊間距一般在50~60mm為宜。為了減小風阻,靠近齒部通風槽鋼應彎成內徑為R14的圓弧。注意焊通風槽鋼時的槽鋼彎頭不能伸出沖片,以免損傷繞組。襯口環位于扇形沖片的鴿尾槽處,點焊3點。襯口環的形狀,見圖3.3-21。點焊通風槽鋼和襯口環后,在通風槽鋼表面噴鐵紅醇酸底漆和淺灰色硝基內用磁漆各一層,或按工廠的專門規范噴漆。 


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