转子绕组(实现机电能量转换的线圈组)
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更新时间:2023-05-16
转子绕组
实现机电能量转换的线圈组
简单介绍
图1 转子绕组
主要分类
叠绕组
有单叠绕组和复叠绕组之分。单叠绕组是将同一磁极下相邻的线圈依次串 联起来,构成一条并联支路,所以对应一个磁极就有一条并联支路。单叠绕组的基本特征是并联支路数等于磁极数。各条支路间通过电刷并联。单叠绕组线圈的换向器节距Y=1。Y>1者称复叠绕组。比较常用的是Y=2的复叠绕组,又称双叠绕组。双叠绕组在一个磁极下有两条并联支路。例如一台四极直流电机,采用双叠绕组时,共有8条并联支路。各条支路间也是通过电刷并联。电刷组数等于电机的极数。其中一半为正电刷组,另一半为负电刷组。叠绕组的并联支路数较多,它等于极数或为极数的整倍数,所以又叫并联绕组。
转子绕组
波绕组
有单波绕组和复波绕组。单波绕组的特点是将同极性下的所有线圈按一定规律全部串联起来,形成一条并联支路。所以整个电枢绕组只有两条并联支路。波绕组线圈的换向器节距式中P为磁极对数;k为换向片数;a为使Y等于整数的正整数,它等于波绕组的并联支路对数。单波绕组的a=1,而a=2的复波绕组称双波绕组,它可以看成是由两个单波绕组并联而成的复波绕组,故有4条并联支路;a>2者可类推,但用得很少。波绕组从并联电路连接原理上说,只需两组电刷,即一组正电刷和一组负电刷。然而,通常直流电机中波绕组的电刷组数仍然等于其极数,这是为了减轻电刷和换向片接触面上的电流负荷,从而可以缩短换向器的长度。此外,对线圈电流的换向也有好处。直流电枢绕组常由于某种原因造成各并联支路的电流不均匀分配,使铜耗增加,电枢绕组过热;有时也会使电刷下发生有害的火花,给电机运行带来不利影响。将电枢绕组内部理论上的等电位点用导线直接连接,就可以改善电机的运行条件。专门为此而设置的连接导线称为均压线。
蛙绕组
由适当配合的叠绕组和波绕组混合而成的一种直流电枢绕组。叠绕组和波绕组的线圈接在同一换向器上并联工作。由于其线圈组合的外形很像青蛙而得名。这种绕组因波绕组线圈和叠绕组线圈之间互相起着均压线作用,故无需另外加接均压线。采用蛙绕组的直流电机有良好的运行性能,故其应用日益广泛。电枢绕组是直流电机的核心部分。当电枢在磁场中旋转时,电枢绕组中会感应电动势,当电枢绕组中有电流流过时,会产生电枢磁动势,它与气隙磁场相互作用,又产生电磁转矩,电动势与电流相互作用,吸收或放出电磁功率,电磁转矩与转子转速相互作用,吸收或放出机械功率。二者同时存在,构成电磁能量与机械能量的相互转换,完成直流电机的基本功能。因此,电枢绕组在直流电机中起着重要的作用。
常见故障
接地故障
转子绕组接地是发电机运行中较易发生的故障,又是严重影响发电机安全运行的故障。正常运行状态下,发电机转子绕组对地之间有一定的绝缘电阻与分布电容。其绝缘电阻一般大于1Ω,水冷绕组转子因有绝缘引水管,在通水状态下的绝缘电阻仅为数千欧。因某种原因绝缘电阻严重下降或对地绝缘损坏时,最常见的即是一点接地故障。此时,因未形成电流回路,对电机运行尚无直接影响。但是,一点接地故障存在后,如切合励磁开关及发电机出口断路器,或发生其他运行事故,转子回路产生过电压时,将有可能导致另外的接地点出现形成,严重威胁发电机安全运行的两点或多点接地事故。此时,发电机将出现不同程度地振动加剧、机组大轴磁化、局部烧损转子绕组绝缘及转轴的严重后果。
处理方法:
对接地故障的处理方法是,更换有关部位的绝缘材料。具体做法是:将汽侧护环下25、26槽线包间的绝缘碳化物以及25、26槽第1匝至第4匝间的绝缘碳化物清除干净,并用吸尘器反复吸3~5遍,然后用清洗剂清洗2~3遍后换上新的绝缘层和绝缘垫块。将原先松动的6块绝缘垫块进行更换和位置调整,并使松紧程度恰当。
短路故障
发电机转子绕组匝间短路故障是其运行中的一种常见故障。严重时将会影响发电机的无功出力,如是不对称的匝间短路会导致发电机组振动加剧,也可能进一步导致转子绕组对地绝缘损坏,进而发展成为接地故障,对发电机组本身的安全稳定运行构成很大的威胁。
处理方法:
1.确定短路匝数与位置
当转子绕组发生匝间短路时,必须进行有关的检验,确定短路匝数及位置。根据现场经验,转子绕组常存在不稳定的匝间短路。当转子静止或拉出护环后,由于线匝弹起,匝间短路消失,但装上护环或转子运行时,匝间短路仍然存在。为消除此隐患,必须寻找出不稳定的匝间短路点。这时可用几十对专用压板夹在绕组端部及拐角处,如图3所示,对绕组逐个逐点加压,模拟护环的热套紧力和绕组运行中产生的离心力,然后通过电压降法逐个试验,就可找出故障点。
2.对故障点处理
3.检查与装复
匝间绝缘全部处理完好后,应再次检查绝缘情况,合格后,清理、检查端部各处无遗物,按原记号装好端部垫块,在绕组表面喷一层防油绝缘漆。最后装复护环、中心环和风扇等。