田穎 劉蓮蓮

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)的線圈制造工藝無(wú)法滿足當(dāng)前大型發(fā)電機(jī)工作要求的問(wèn)題，對(duì)電機(jī)線圈的制造工藝進(jìn)行了改進(jìn)。指出了制造工藝中的關(guān)鍵問(wèn)題，提出了工藝改進(jìn)應(yīng)著重考慮的工藝參數(shù)，并重點(diǎn)介紹了線圈結(jié)構(gòu)材料的選擇、繞線工藝與設(shè)備，以及絕緣工藝的改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：大型發(fā)電機(jī);線圈;工藝;絕緣;繞線

引言

線圈作為發(fā)電機(jī)的核心部件之一，其制造質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定了發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)及使用壽命。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，線圈的工作穩(wěn)定性成為影響電機(jī)可靠性的關(guān)鍵因素。另一方面，線圈的運(yùn)行狀態(tài)很大程度上取決于線圈的制造質(zhì)量，改進(jìn)線圈的制造工藝，提高線圈產(chǎn)品質(zhì)量，是保證線圈乃至整個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定工作的重要環(huán)節(jié)。近年來(lái)，我國(guó)大型電機(jī)線圈的使用曾多次出現(xiàn)匝間短路、焊接質(zhì)量不穩(wěn)定以及后線圈開匝等事故，其原因主要在于匝間絕緣被破壞、焊接不可靠、線圈壓型工藝粗糙等。針對(duì)以上問(wèn)題，本文研究了大型發(fā)電機(jī)線圈制造工藝特點(diǎn)，提出了線圈制造關(guān)鍵環(huán)節(jié)的改進(jìn)工藝，對(duì)于提高線圈生產(chǎn)質(zhì)量，改善發(fā)電機(jī)系統(tǒng)工作穩(wěn)定性具有重要的工程意義。

1.線圈制造工藝要求

1.1大型發(fā)電機(jī)線圈制造工藝特點(diǎn)

大型發(fā)電機(jī)的線圈的制造，首先要經(jīng)過(guò)直線沖制通風(fēng)孔、加工通風(fēng)槽、砂光、加工直線接頭，以及直線匝間絕緣壓制及清理等工藝，其次應(yīng)進(jìn)行端部通風(fēng)槽的加工、端部接頭加工、砂光等工序，最后進(jìn)行直線和端部的組合焊接。其中沖孔工序是加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)也是線圈制造工藝的難點(diǎn)。這是因?yàn)?，?dāng)電機(jī)容量增大時(shí)，線圈導(dǎo)電面積也隨之增大，線規(guī)厚度隨之增加，由此沖孔工序的難度也隨之增大。除此之外，匝間絕緣壓制和定位及匝間絕緣通風(fēng)孔的加工也是線圈制造工藝的難點(diǎn)問(wèn)題之一。

1.2?大型發(fā)電機(jī)線圈制造工藝參數(shù)

隨著近年來(lái)大型發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的不斷提升，電機(jī)的額定工作電壓也不斷增大，對(duì)發(fā)電機(jī)的線圈也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，其中主要的工藝參數(shù)包括耐電壓強(qiáng)度、介質(zhì)損耗、運(yùn)行電暈、吸潮性、熱導(dǎo)率，以及抗震性能等。

2.線圈制造改進(jìn)工藝

2.1?線圈結(jié)構(gòu)材料的選擇

大型發(fā)電機(jī)線圈的組成材料較多，包括絕緣材料、防暈材料以及股線材料等。線圈的主絕緣層由多膠玻璃粉母帶構(gòu)成，包括一層粉云母紙和二層無(wú)堿玻璃增強(qiáng)布，并將桐改性環(huán)氧樹脂作為粘合劑使用。為了提高絕緣性能，需提高絕緣體系的云母含量，這就要求使用高性能、高透氣性的云母紙，并且選用具有較為穩(wěn)定性能的環(huán)氧樹脂和無(wú)堿玻璃布，這在一定程度上保證了線圈的質(zhì)量。防暈材料的選用時(shí)需保證電阻具有穩(wěn)定的半導(dǎo)體低阻帶和高阻帶，合理的防電暈結(jié)構(gòu)能夠提高線圈的起始電暈電壓，保證在線圈運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生電暈。股線絕緣是繞組線主要采用的結(jié)構(gòu)材料，這種材料可以減小絕緣厚度，提升電機(jī)槽滿率，進(jìn)而提升電機(jī)技術(shù)指標(biāo)。

2.2?繞線工藝及設(shè)備改進(jìn)

國(guó)內(nèi)外線圈繞線工藝包括疊繞、波形繞、分布波形繞三種，其中分布波形繞是目前國(guó)內(nèi)外最為先進(jìn)的繞線方法。在國(guó)內(nèi)，采用最多的是疊繞工藝，但其僅適用于人工嵌線且槽滿率不高的情況，更多用于功率較小的電機(jī)。波形繞在機(jī)械嵌線、槽滿率上優(yōu)于疊線工藝，且比疊線繞成本低。分布波形繞不僅適用于機(jī)械繞線，且槽滿率能夠達(dá)到84%，因?yàn)闊o(wú)效邊和線端面距離小，因此更加省錢。

分布波形繞工藝具有線圈正反雙向繞制、線圈的分布具有相位角，以及線圈始、終端定向等特征，需經(jīng)過(guò)設(shè)備與模具單工序來(lái)實(shí)現(xiàn)。國(guó)內(nèi)外的線圈繞線機(jī)普遍采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞線，對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)等大型電機(jī)的線圈，對(duì)于繞線機(jī)的要求更高。根據(jù)分布波形繞的工藝特點(diǎn)，繞線機(jī)應(yīng)將交流伺服調(diào)速式作為驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的繞線、排線及分度等功能。

2.3?線圈絕緣改進(jìn)工藝

研究表明，大型發(fā)電機(jī)線圈的絕緣性能與主絕緣壓型工藝密切相關(guān)，因此，在選用合適的絕緣材料的基礎(chǔ)上，線圈絕緣質(zhì)量的提高關(guān)鍵在于壓型工藝的改進(jìn)。

2.3.1多膠模壓新工藝

當(dāng)前傳統(tǒng)的多膠模壓工藝已經(jīng)不能夠滿足大型電機(jī)高電壓與高工作場(chǎng)強(qiáng)線圈的制造需求，然而仍然具有許多工藝優(yōu)勢(shì)，因此需在保留原有優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)多膠模壓工藝進(jìn)行改進(jìn)。首先，為了調(diào)整云母帶的膠化時(shí)間，必須進(jìn)行主絕緣的預(yù)烘處理，且在預(yù)烘處理后24小時(shí)以內(nèi)必須進(jìn)行模壓，以防云母帶膠化時(shí)間變化和線圈的吸潮。在線圈的烘爐外加熱固化方面，傳統(tǒng)的工頻大電流通電加熱方法很難保證線圈各點(diǎn)溫度的的均勻，進(jìn)而引起絕緣發(fā)空，影響介電性能，因此應(yīng)采用專門設(shè)計(jì)的電烘焙外加熱手動(dòng)絕緣壓模。

2.3.2少膠VPI工藝

少膠VPI絕緣工藝要經(jīng)過(guò)導(dǎo)線的制造、主絕緣的包扎、預(yù)烘、VPI浸漬、加熱絕緣固化以及防暈處理等工序，最終還需進(jìn)行絕緣性能的試驗(yàn)。其中主絕緣的包扎是決定線圈絕緣性能的關(guān)鍵因素之一。由于場(chǎng)強(qiáng)的增大，對(duì)于少膠體系線圈，其主絕緣厚度在同電壓等級(jí)情況下較多膠體系薄，相應(yīng)的云母帶包扎厚度也應(yīng)隨之減小。在VPI浸漬工序中，加壓是保證樹脂充分浸入線圈云母帶層之間的最重要過(guò)程，浸漬后不應(yīng)立即取出，而應(yīng)晾曬30分鐘左右，避免浪費(fèi)。在后期的絕緣固化工序中，對(duì)于線圈的直線部分，應(yīng)使用精加工的模具型腔以確保線圈截面尺寸的精確，對(duì)于線圈的引線部位，應(yīng)合理設(shè)定定位裝置，保證引線相對(duì)于直線的空間尺寸，對(duì)于線圈的端部，采用銅環(huán)引線處理方法，包夾板熱收縮帶固化。

3.結(jié)論

由于工作場(chǎng)強(qiáng)的提高，傳統(tǒng)的大型發(fā)電機(jī)線圈制造工藝已經(jīng)不能夠滿足加工要求，而必須通過(guò)工藝的改進(jìn)，提高線圈質(zhì)量。線圈制造工藝的改進(jìn)應(yīng)能進(jìn)一步提高耐電壓強(qiáng)度、介質(zhì)損耗、運(yùn)行電暈等關(guān)鍵參數(shù)。線圈加工工藝中，線圈結(jié)構(gòu)材料的選擇是前提，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)著重對(duì)繞線工藝及設(shè)備、線圈的絕緣工藝進(jìn)行改進(jìn)。

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