圈式线圈每匝电压峰值计算方法
电机在运行或启动时线圈每匝所承受的过电压峰值是确定匝间绝缘结构的主要依据,针对现在国内各厂确定匝间电压峰值的计算方法,仍以美国WH公司匝间电压峰值计算方法为准。其计算公式如下:PVT=0.816@p.u@e@n/TPC式中,PVT)线圈每匝冲击电压峰值,V;p.u)每单位值,对于标准型线圈匝间绝缘为2;加强型线圈匝间绝缘为3(加强型线圈为电机频繁启动,且正反转);e)标准线圈为1,换位线圈为3;n)电机额定电压,V;TPC)线圈匝数。
特殊绕制线圈匝间绝缘结构
近年来随着电力工业的发展,10kV电机需求量越来越多,此类电机线圈导线由于截面小,线圈匝数多,于是就产生了弓形、形换位线圈。这两种换位方式由于在线圈中相邻两匝存在不是按绕线顺序相邻,而是有隔1匝或多匝的情况,相隔的匝数越多,相邻线匝之间承受的过电压越高。所以这两种特殊绕线方式的线圈匝间绝缘应特殊处理。弓形、形换位线圈线匝排列示意如图1。
换位线圈匝间电压分析
根据JB/T10098-2000《交流电机定子成型线圈耐冲击电压水平》规定,线圈耐陡峭波前冲击电压峰值10kV电机为29kV,按此值计算,结合图1,以前4匝为例,弓形、形换位线圈相邻各匝所承受的冲击电压值如表3。
由表3可以看出,弓形换位线圈相邻匝1-4耐冲击电压峰值最高,是正常1-2/2-3/3-4相邻匝的4倍。1-3/2-4耐冲击电压峰值次之,是正常1-2相邻匝的3倍。如此高的匝间冲击电压,是10kV小功率电机匝间事故率高的直接原因。
10kV小线规形换位线圈匝间绝缘
形换位线圈绕制时较弓形换位线圈容易,两个单排梭形线圈分别绕制后合上,再将过桥线焊接在一起即可,这种结构由于换位处数少,线圈端部平整,与非换位线圈差别不大。如排间绝缘处理得当应是一种较好的换位方式。
排间绝缘可以用多胶薄膜补强云母带分别对单排梭形线圈一周半叠包一层,过桥线可用多胶薄膜补强云母带半叠包3-4层,合在一起后进行匝间胶化处理。如此处理的形换位线圈匝间绝缘耐冲击电压可达到30kV,完全可以满足JB/T10098-2000《交流电机定子成型线圈耐冲击电压水平》的要求。
10kV弓形换位线圈匝间绝缘
由于换位线圈导线均是小线规导线,这种小线规导线在电磁线厂制造时就较困难,其击穿电压本身也较低,因此在电磁线选择时应考虑增加一定的余量。
弓形换位线圈承受高压的相邻匝不仅来自排间,上下匝间也有高压出现,而且一支线圈内高压相邻匝数量多,单纯将高压匝隔离开工艺上较困难。
由于电机产生过电压时,一般不是在电机正常运行时,而是在启动瞬间,过电压一般是陡峭波冲击电压,由于这瞬间过电压是由电缆引线导入,不可能在同一时间使电机整个绕组达到同一电压水平,而是与电缆连接的首支线圈承受50%以上的过电压,所以绕组匝间击穿多发生在启动时的首支线圈,加强首支线圈的匝间绝缘即可提高整台电机的耐陡峭波冲击电压水平。
弓形换位线圈匝间绝缘一般采取如下措施:
(1)选择高强度的电磁线;
(2)换位处由于易产生机械损伤,应在每个换位处垫包绝缘;
(3)加强每相绕组首支线圈的匝间绝缘;
(4)提高特殊处理的线圈匝间冲击试验电压。
