CN110571989A

CN110571989A - 一种电机双速改造方法

Info

Publication number: CN110571989A
Application number: CN201910920616.3A
Authority: CN
Inventors: 潘利华; 刘永华; 郑夫龙
Original assignee: Shanghai Electric Machinery Group Meishan Electric Machinery Maintenance Co Ltd Jiaxing Branch
Current assignee: Shanghai Electric Machinery Group Meishan Electric Machinery Maintenance Co Ltd Jiaxing Branch
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2019-12-13

Abstract

本发明提供了一种电机双速改造方法，包括更换电机定子绕组和增加改极接线盒，具体包括：S1.将原定子绕组拆除，测量并记录原定子绕组的必要参数；S2.根据步骤S1中的测量结果制造新定子绕组，为每个新定子绕组引出引线，并在引线上包覆绝缘层；S3.将新定子绕组嵌装在原定子绕组所在的各个槽内；S4.在目标位置安装具有多接线端子的改极接线盒，每个新定子绕组通过引线连接至一个接线端子；S5.根据高低速需要切换连接各接线端子。通过更换定子绕组和增加改极接线盒改造，电机其余零部件可全部利用，具有较高的经济效益较高，根据各季节水温的变化选择转速，调节供水量，能有效的节约电能。

Description

一种电机双速改造方法

技术领域

本发明属于电机改造技术领域，尤其是涉及一种电机双速改造方法。

背景技术

在发电厂中，大型立式异步电机拖动循环水泵，为凝汽器供水。而凝汽器所需水量与进水温度有关，进水温度越低，凝汽器所需水量越小。由于季节不同，水温也不同，冬季时，水温最低，凝汽器所需水量最小。因此，利用大自然的季节变化，能节约水量，节约电能。

一般循泵配套的是恒速电机，季节变化时，采用调节水泵阀门挡板的开度来调节水量，不能调节转速来改变水流量以达到节能目的，但是单调节开度来调节水量，而不是调节转速来调节水量无法利用冬季水温较低的特定来节约电能。

目前，市场上的确具有双速电机，发电厂若是希望通过调节转速来调节水量，从而达到利用大自然的季节变化来实现节约电能的目的，需要将原有的恒速电机全部进行更换，需要投入成本巨大，一般发电厂也因为巨大的成本而放弃改造。

为了解决目前全部更换恒速电机投入成本大的问题，人们提出了对恒速电机进行双速改造的方法，也就是说，不需要更换原有电机，只需要对原有电机进行改造就能够实现节能目的。但是现有技术提供的双速改造方法采用的是3Y+Y或极幅调制法等定子绕组变极改造方式。前述改造方法，定子绕组虽仅需引出6 点或9点即能变极，但这种简单的外部接线方式是用内部绕组复杂、低效的连接方式来换取的，因而显著的削弱了定子绕组的利用率(即显著的降低了绕组分布系数)，使电机在相同的输出功率情况下绕组温度会显著上升、输入功率会显著增加，由此可见，上述改造方法显然违背了节能改造宗旨。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种电机双速改造方法，包括更换电机定子绕组和增加改极接线盒，具体包括：

S1.将原定子绕组拆除，测量并记录原定子绕组的必要参数；

S2.根据步骤S1中的测量结果制造新定子绕组，为每个新定子绕组引出引线，并在引线上包覆绝缘层；

S3.将新定子绕组嵌装在原定子绕组所在的各个槽内；

S4.在目标位置安装具有多接线端子的改极接线盒，每个新定子绕组通过引线连接至一个接线端子；

S5.根据高低速需要切换连接各接线端子。

在上述的电机双速改造方法中，在步骤S1中，所述必要参数包括定子铁芯内、外径、槽数和原定子绕组节距、鼻高、每圈匝数和导体线规。

在上述的电机双速改造方法中，在步骤S1中，拆除原定子绕组后还需要进行以下步骤：

S11.对定子铁芯进行温升试验，若定子铁芯不合格，则将定子铁芯硅钢片两面重新刷绝缘漆，定子铁芯重新叠压，并校好定子铁芯内圆。

在上述的电机双速改造方法中，在步骤S2中，所述新定子绕组为铜绕组，且铜绕组所使用的铜导线由聚酰亚胺薄膜绕包双玻璃丝包扁铜线而得。

在上述的电机双速改造方法中，在步骤S2中，具体通过以下方式制造新定子绕组：

S21.按照步骤S1的测量结果将铜导线绕制成梭形后，在专用设备上拉型、整形，同时引出引线；

S22.在步骤S21中所得的绕制铜线外表面包覆脱膜带，在相应的模具上以150-200度的温度胶化20-50分钟；

S23.在所述引线上半叠包环氧粉云母带，再半叠包无碱玻璃丝带，包扎长度为距离鼻端外侧20mm～25mm处开始至端部斜边长度的1/3～1/2处，并形成锥体包扎。

在上述的电机双速改造方法中，在步骤S23中，在包扎的过程中逐层将引线绝缘在分离长度内，均匀完成端部和引线分离长度的过渡，以确保引线绝缘和端部绝缘紧密结合。

在上述的电机双速改造方法中，步骤S3具体包括：

S31.采用环氧玻璃布板材料作为槽内垫条和槽楔，在槽底设置厚度不小于1mm的绝缘材料，在槽壁设置不小于2mm的绝缘材料；

S32.端箍和支架外半叠包环氧粉云母带，与绕组接触部位垫涤纶毡，且外半叠包玻璃丝带；

S33.引线与接线端子的接头处包覆环氧粉云母带以进行绝缘处理；

S34.定子绕组在嵌线时按记录放置Pt100测温元件每相3只共9只。

在上述的电机双速改造方法中，在步骤S4中，每个接线端子均具有连接片，且通过每个接线端子上的连接片实现各接线端子的切换接线。

在上述的电机双速改造方法中，在步骤S5中，高速运转时，连接各接线端子以使新定子绕组呈星形接法；在低速运转时，连接各接线端子以使新定子绕组呈角形接法。

在上述的电机双速改造方法中，在步骤S5之前还包括：将电流互感器二次以角形连接以对低速运转实现纵差保护。

本发明的优点在于：通过更换定子绕组和增加改极接线盒改造，电机其余零部件可全部利用；保留原有速度，在原有速度上增加与原有速度相近的低速功能，对恒速电机进行双速改造，使其能够通过改变对定子绕组的接线方式切换高低速；具有较高的经济效益较高，根据各季节水温的变化选择转速，调节供水量，能有效的节约电能。

附图说明

图1是本发明电机的接线转换原理图；

图2是本发明电机高速运转时一次接线的接线示意图；

图3是本发明电机低速运转时一次接线的接线示意图；

图4是本发明电机低速运转时二次接线的接线示意图。

附图标记：CT一次接线柱1；CT二次接线柱2；定子绕组3。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

本实施例公开了一种电机双速改造方法，根据泵类机械相似定律，在一定范围内改变泵的转速，泵的效率近似不变，其性能近似关系式为：

Q1/Q2＝n1/n2，H1/H2＝(n1/n2)²，P1/P2＝(n1/n2)³。其中 Q1.H1.P1.Q2.H2.P2分别表示在转速n1和n2情况下水泵的流量、扬程和所需的轴功率。

根据上述关系式，若将630KW 6P闭式水泵电动机改为6/8P 双速电动机，则电机在8极运行时，水泵流量约为6极运行时的 0.75倍，扬程约为6极运行时的0.5625倍，轴功率约为6极运行时的0.422倍，相当于水泵流量减少25％时，电机输出功率可减少近57％。因此，采用转速差不大的相邻极数的双速电动机驱动水泵，根据各季节水温的变化选择驱动转速，调节供水量，能有效的节约电能。

具体地，本实施例的具体改造方案如下：包括更换电机定子绕组和增加改极接线盒，具体包括：

S1.将原定子绕组拆除，测量并记录原定子绕组的必要参数；

这里的必要参数包括定子铁芯内、外径、槽数、绕组接线、端部轴向长度、引线等，以及原定子绕组节距、鼻高、每圈匝数和导体线规等。

根据测量结果制造新定子绕组是为了使新定子绕组能够适用于被改造电机，同时能够被嵌入原定子绕组的各个槽内。

具体地，制作新定子绕组的导线采用铜导线，优选F级 SBEMB/155，聚酰亚胺薄膜绕包双玻璃丝包扁铜线。

具体通过以下方式制造新定子绕组：

S22.在步骤S21中所得的绕制铜线外表面包覆脱膜带，在相应的模具上以150-200度的温度胶化20-50分钟；优选以180度的温度狡猾30分钟。

S23.在所述引线上半叠包0.14×25 F级5446-1D环氧粉云母带，再半叠包0.1无碱玻璃丝带一层，包扎长度为距离鼻端外侧20mm～25mm处开始至端部斜边长度的1/3～1/2处，并形成锥体包扎。

进一步地，对引线的直线部分和端部均进行对地绝缘处理：对直线部分隔层半叠包0.14×25 F级5446-1D和5442-1环氧粉云母带，且最外层为0.14×25 F级5442-1环氧粉云母带，总共不少于6层；对端部部分隔层半叠包0.14×25 F级5446-1D和 5442-1环氧粉云母带不少于6层。包扎时逐层将引线绝缘在分离长度内，均匀完成端部和引线分离长度的过渡，确保引线绝缘和端部绝缘紧密结合。

在实际改造过程中，制作完新定子绕组后需对新定子绕组进行试验，试验包括：

匝间绝缘冲击试验：13050伏5次；

交流耐压试验13000伏，历时10秒钟。

经过试验证明上述改造的新定子绕组符合改造要求。

新定子绕组制作完成后，需要将新定子绕组安装在原定子绕组的各个槽内，所以接下去执行步骤S3:

S3.将新定子绕组嵌装在原定子绕组所在的各个槽内。

具体地，步骤S3包括：

S31.采用环氧玻璃布板3240材料作为槽内垫条和槽楔的材料，在槽底设置厚度不小于1mm的绝缘材料，在槽壁设置不小于 2mm的绝缘材料，这里优选糟楔厚度不小于5mm，确保槽内垫条、槽楔同定子铁芯配合紧实；

S32.端箍和支架外半叠包0.14×25 F级5442-1、5446-1D 环氧粉云母带不少于7层，与绕组接触部位垫涤纶毡，且外半叠包0.1玻璃丝带一层；另外，端部固定采用垫涤纶毡加扎涤玻绳二道，以防电磁振动磨擦出现黄粉现象，端部引线部位加固绑扎涤玻绳，以防电磁振动使导线焊接部位开裂；引线及引线与接线端子的接头均采用25％银焊，焊接牢固，表面光滑、无夹渣、毛刺及漏焊，以保证直流电阻达到标准要求；

S33.引线与接线端子的接头处包覆0.14×25 F级5442-1、 5446-1D环氧粉云母带以进行绝缘处理，绕组相内接线包7层，相间8层，外包0.1玻璃丝带一层，定子绕组大、小过桥线用涤纶毡垫紧并用涤玻绳加固绑扎；

S34.定子绕组在嵌线时按记录放置Pt100测温元件每相3只共9只，并使用FFP 2×0.75屏蔽线引接到端子盒内固定。

同样地，新定子绕组嵌装后对期进行试验：

a.匝间冲击试验：10900伏3次；

b.对地交流耐压：

绕组嵌线后：11000伏，历时10秒种；

绕组接头后：9000伏，历时10秒种；

c.定子绕组三相电阻的测定；

d.定子绕组、测温元件对地绝电阻的测定；

e.定子绕组吸收比测定；

f.直流泄漏试验：18000伏；

g.交流耐压试验：13000伏，历时一分钟。

电机的原所有出线盒保持原位置，新增加的改极接线盒的目标位置按现场实际情况设定，每个接线端子均具有连接片，且通过每个接线端子上的连接片实现各接线端子的切换接线。改极接线盒内各接线端子的连接片具有安全净距，各导电部件安全可靠，高低速切换时只需改变内部接线端子上的连接片即可，端子连接片截面不小于150mm²。所有接线盒的防护等级IP54以上，并保证电机出线相序和中性点侧的相序与原电机一致。这里使用连接片来实现各接线端子之间的接线切换，当然也可以使用其他形式的切换方式，例如本申请人在此之前申请的申请号为 CN201720254121.8的电机节能双速转换器。

S5.根据高低速需要切换连接各接线端子。

高速运转时，连接各接线端子以使新定子绕组呈星形接法；在低速运转时，连接各接线端子以使新定子绕组呈角形接法。

即通过连接片改变各接线端子之间的连接关系，使新定子绕组呈星形接法或角形接法。

电机的接线转换原理如图1所示，当需要电机低转速运行时，转换开关接到U2、W2、V2处，此时电机内部接线为三角形接线方式；当电机需要在高转速运行时，只需把接线换接到U1、W1、V1 处，即可改变内部接线为星形接线，实现高低转速的转换。

进一步地，在步骤S5之前还包括：将电流互感器二次以角形连接以对低速运转实现纵差保护。

定子绕组如在高低速时均以星型接法，则根据电机学理论，要么电机电磁力严重不足而出力不够，要么绕组温度大幅上升，其结果均严重影响电机的安全运行。现有技术在改造后定子绕组在高低速时均以星型接法，无非是为了方便差动保护，但是由于前述原因，显然这样做得不偿失。所以本实施例在高速运转时，保持原来的星型接法，在低速运转时则为角型接法，如图2-4所示具体为：在高速运转的情况下，运行时采用原电机电流互感器，差动保护功能及方式不变，低速运行时仍采用原电机电流互感器 (A、B、C三相都有电流互感器)，同时将电流互感器二次以角型连接，以实现纵差保护。电流互感器的接线柱也可以设置在改极接线盒内，在切换高低速运转的时候，同时对电流互感器的接线方式进行相应的切换。

进一步地，在步骤S1中，拆除原定子绕组后还需要进行以下步骤：

例如，铁芯磁密为1T(磁通密度B＝10000高斯)的情况下，铁芯齿部最高温升不大于25K，齿的最大温差小于15K为合格，否则不合格。

本实施例主要在于通过更换定子的方式对原有电机进行改造，并对改造后的定子引出引线至该接线盒的接线端子，后期工作人员只需要根据高低速需要在改极接线盒内切换各接线端子之间的连接关系即可。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了CT一次接线柱1；CT二次接线柱2；定子绕组3等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims

1.一种电机双速改造方法，其特征在于，包括更换电机定子绕组和增加改极接线盒，具体包括：

S1.将原定子绕组拆除，测量并记录原定子绕组的必要参数；

S3.将新定子绕组嵌装在原定子绕组所在的各个槽内；

S5.根据高低速需要切换连接各接线端子。

2.根据权利要求1所述的电机双速改造方法，其特征在于，在步骤S1中，所述必要参数包括定子铁芯内、外径、槽数和原定子绕组节距、鼻高、每圈匝数和导体线规。

3.根据权利要求2所述的电机双速改造方法，其特征在于，在步骤S1中，拆除原定子绕组后还需要进行以下步骤：

4.根据权利要求1述的电机双速改造方法，其特征在于，在步骤S2中，所述新定子绕组为铜绕组，且铜绕组所使用的铜导线由聚酰亚胺薄膜绕包双玻璃丝包扁铜线而得。

5.根据权利要求4所述的电机双速改造方法，其特征在于，在步骤S2中，具体通过以下方式制造新定子绕组：

6.根据权利要求5所述的电机双速改造方法，其特征在于，在步骤S23中，在包扎的过程中逐层将引线绝缘在分离长度内，均匀完成端部和引线分离长度的过渡，以确保引线绝缘和端部绝缘紧密结合。

7.根据权利要求1所述的电机双速改造方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

8.根据权利要求5所述的电机双速改造方法，其特征在于，在步骤S4中，每个接线端子均具有连接片，且通过每个接线端子上的连接片实现各接线端子的切换接线。

9.根据权利要求1所述的电机双速改造方法，其特征在于，在步骤S5中，高速运转时，连接各接线端子以使新定子绕组呈星形接法；在低速运转时，连接各接线端子以使新定子绕组呈角形接法。

10.根据权利要求9所述的电机双速改造方法，其特征在于，在步骤S5之前还包括：将电流互感器二次以角形连接以对低速运转实现纵差保护。