Способ изготовления обмотанных статоров

. Кл 2 Н 02 К 15/00 2) Заявле присоединен аявкиГосударственный комнте(43) Опубликовано 30,04,80. Бюллетен 621,315 (088.8) 3) У елам изобретений и открытий 45) Дата опубликования описания 30,04.80 С, Гурвич, Л. Г, Дьяконов, С. Е. Пуза и Т. А, Гуреева(71) Заявител ЗГОТОВЛЕНИЯ ОВМОТАННЫХ СТАТОРОВ 54) СПОС Изобретение относится к области электротехники, в частности к изготовлению при ремонтах обмотанных статоров высоковольтных электрических машин со стержневыми обмотками, преимущественно тур 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 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 15 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 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, ЗО(72) Авторы изобретения А. В, Хвальковский,чем термореактивной стеклослюдинитовой, и в м икал ентной изоляции используется остродефицитная щепаная слюда.Поэтому в тех случаях, когда микалентная компаундированная изоляция генераторов требует замены, ее заменяют на термореактивную.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 кцию 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,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 электромаш иностроении 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 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 укладке обмотки в статор, изоляции, обла. дающей 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 21.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 на5 10 15 20 25 30 Таблица 1 35 Изоляция образцов деформированиых (изгиб и кручение) Режим термообработкиИзоляция образцов не- Леформи- роваииых 4 ч при 80 С4 ч при 100 С 69 - 76 17 - 22 73 - 78 73 - 78 45 50 55 60 65 компаунде К. Затем аа шпрокпе 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 бу - 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, на концах плит ставятся спетцтальные теплопзолирующие экраны.Места выхода стержней из паза являются с точки зрения нагрузок па пзоляцгпо одними из наиболее напряженных.Поскольку при данном способе изоляция опрессовывается только на прямолинейной части, на поверхности изоляпии, 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 нагрузкам, длина пресс-Форм (пресс-планок) делается больше длиньг паза машины, по не менее чем на 100 мм меньше длины 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 прокладки, которые прижимаются к поверхности изоляции плптамп пресса (прссс-формы), а вне зоны пресса (пресс-формы) - струбцинами.П р и м е р 1. Образцы - медные стержни, имитирующие элементы обмотки, размером 6 ХЗОК 500 мм заизолированы стекчослюдинитовой лентой ЛС 2 К 110 СТ, пропитанной компаундом Кдля получения изоляции толщиной 3 мм, На широкие стороны образцов накладывают обкладки со стрбцпнами и производят опрессовку изоляции. Макеты помещают в термостат и подвергают теомообработке по следютпим режимам: 4 ч при 80 С и 4 ч при 100 С.После этого один конец макета закпепляют, а другой отгибают так, чтобы создать на поверхности изоляции деформапип, равные деформациям, возникающим 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 прнведены в табл. 1. Пробивное напряжение, кВ Полученные данные показывают, что изоляция пз ленты на составе компаунда Кпри 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 С 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.П р и м е р 2. Образцы - отрезки медных шинок сечением 6 К 30 мм и длиной 500 мм заизолированы стеклослюдинптовой лентой ЛС 2 К 110 СТ для получения толщины изоляции 3 мм на сторону и подвергнуты термообработке (под давлением) по режиму4 ч при 120 С 48 ч при 140 С 3 6 9 12 15 0,03 0,03 0,035 0,043 0,057 0,015 0,017 0,025 0,034 0,045 15 Как показывают приведенные результа ты, изоляция, подвергшаяся термообработке под давлением в течение 4 ч при 120 С, не теряет монолитность прп дальнейшей термообработке в течеше 48 ч при 140 С. Таким образом, минимальное время тер мообработки изоляции на участке, нс деформируемом при укладке стержней в паз,. в случае выполнения изоляции из лепты на составе компаунда Ксоставляет 4 ч при 120 С. 30 Таблица 3 Температура в отдельных точках, С За границей обогреваемой части на расстоянии Место размещенияВ центре Способизготовления До границыобогреваемойчасти на расстоянии 10 мм термопар образца 50 мм 20 мм Известный 1 О На поверхности изоляции 30(без охлаждения и экранов) 103 100 На поверхности меди 109 Предлагаемый (с экранами и охлаждениемм) На поверхности изоляции81 108 35 40 45 4 ч при 120 С. Затем у образцов определяют зависимость 1 дб=(У) 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 полимеризуП р и м е р 3. Образцы - отрезки плетеных стержней сечением 16 Х 90 мм и;,олируют стеклослюдинитовой лентой ЛС 21110 СТ из расчета получения готовой изоляции толщиной 6,5 мм на сторону.Образец помегцают 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 помошью вентилятора. На границе нагреваемого и охлаждаемого участков устанавливают теплоизоляцнонные экраны. При контрольных опытах экраны убирают.При изготовлении образцов по извсстному способу охлаждение нс проводят и экр а н ы 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 обязательно,В случае применения стеклослюдинитовой ленты на компаунде Ктемпература 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 деформируемыхучастков, 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.Фор мул а изобретения1. 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, отличающийся 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 нимучастки стержней до температуры болеенизкой, чем температура начала желирова 10 ния термореактивного состава, а на границе нагреваемого и охлаждаемого участковустанавливают теплоизолирующие экраны.2, Способ по п. 1, отличающийсятем, что указанную опрессовку и нагрев15 изоляции проводят на участке прямолинейной части, длина которого больше длиныпазовой части и меньше всей длины прямолинейной части.Источники информации,20 принятые во внимание при экспертизе1.Патент Швейцарии363080, кл. 21 о,51, 1962.2, Гурвич В. С. Применение термореактивной изоляции при перемотке статоров25 электрических машин, - Энергетик, 1977,1, с. 29 - 30 (прототип).Корректор А, Степанова Редактор А. Купрякова Заказ 755/7 Изд. Юо 279 Тираж 798 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр, Сапунова, 2