ZJD250145-124600Kw直流电动机大修总结

1、 初轧厂1150初轧机ZJD250/145-12 4560Kw直流电动机定转子大修的技术总结一. 前言 包钢初轧厂1150初轧机的两台主传动电动机是哈尔滨电机厂生产的ZJD250/145-12 4560Kw直流电动机. 1150初轧机的这一套主传动系统包括一台TZ286/105-12 10900Kw的同步电动机拖动两台ZJF215/40-10 4930Kw 的直流发电机构成一套主变流机组. 再用每台4930Kw直流发电机供电给一台4560Kw直流电动机构成的两套 F-D机组, 各拖动初轧机的一根轧辊. 由于这套轧机是国内第一套最大规格的初轧机.这些电机也是哈尔滨电机厂第一次生产的最大功率的同步

2、电动机和直流发电机及电动机.经验不足. 而且当时正值困难时期. 施工质量上也存在一些问题. 加上长期超负荷生产. 这些电机在机械结构和绕组绝缘方面都出过一些事故, 存在一些问题. 影响初轧厂的生产. 和制约包钢生产的发展. 因此从八十年代初由我电修厂陆续对这些电机进行大修. 历时将近 5年的时间. 根据这些电机的主要问题, 直流电动机电枢与补偿绕组绝缘老化, 换向器升高片断裂严重. 同步机定子线圈绝缘老化. 大修项目主要包括两台直流电动机和两台直流发电机全部更换电枢线圈. 并且由于原有换向器升高片断裂严重, 一台在电枢大修时更换新换向器, 另一台全部更换换向器升高片, 并改造成束捆式升高片结构

3、.两台直流电动机和两台直流发电机同时全部更换补偿绕组线圈绝缘.两台直流发电机全部更换电枢线圈和补偿绕组线圈绝缘. 一台大型同步电动机全部新制更换定子线圈. 并且对于没有更换绝缘的其他绕组进行清、洗烘和浸漆. 经我厂大修的项目全部一次通过各种试验. 运行情况良好. 直到1988年为了提高生产效率将主传动系统改为德国西门子的交交变频系统以前, 这些大修过的电机从未出现过任何问题. 对这几年包钢生产的发展起了重要保证作用. 本文是对施工难度最大的ZJD250/145-12 4560Kw直流电动机的定转子大修的技术总结. 可以对以后大修大型直流电机作为参考. 二. 电机铭牌 型号 ZJD250/145

4、-12 电枢电压 865V 电枢电流 5700A 转速 70/120 r.p.m. 防护方式 IP23 励磁电压 200/340V 励磁电流 458A 重量 电枢 52000Kg 定子 56000Kg 整机总重 140000Kg 哈尔滨电机厂 1960年 8月出品 出厂编号 N0 6002 三. 电机基本技术数据 (从图纸得到) 1.电枢铁心和换向器 电枢直径 Da=2500mm 铁心长度 Lt=1450mm(20段) 槽数 Z1=318 槽尺寸 11.20mm*63.5mm(冲片尺寸) 换向器直径 Dk=1600mm 换向器长度 Lk=500mm 换向器片数 K=954 2.电枢绕组 绕组形

5、式: 单鼻端双蛙绕组 极数 2p=12 每槽片数 U=3 元件数 S=K=318*3=954 每对极槽数 Z/p=318/6=53 每极槽数 Z/2p=318/12=26.5 每对极片数 k/p=954/6=159 每极片数 Z/2p=954/12=79.5 绕组节距 迭绕组 第一节距 Y1d=K/2p-e=79.5-1.5=78 槽节距 Y1d/U=78/3=26 (1-27) 换向片节距 Ykd=md=2 (1-3) 第二节距 Y2d=Y1d-Ykd=78-2=76 波绕组 第一节距 Y1b=K/2p+e=79.5+1.5=81 槽节距 Y1b/U=81/3=27 (1-28) 换向片节距

6、 Ykb=(K-mb)/p=(954-12)/6=157 (两种绕组的并联路数一致, 故mb=md*p=2*6=12) 第二节距 Y2b=Ykb-Y1b=157-81=76 (符合两种绕组的第二节距相等的规律) 3.电枢线圈 312.1*11.6 裸铜导线 1匝. 3个元件. 32原来的绝缘规范 导线绝缘 0.13*25 5433醇酸片云母带半迭包一层 主绝缘 直线部分与前端斜边是迭绕组元件与波绕组元件一起包在一起. 后端斜边是迭绕组元件与波绕组元件分别包. 直线部分迭绕组元件与波绕组元件之间垫一层0.20mm厚的5131醇酸柔软云母板, 端部不垫. 直线部分 0.13*25 5033 醇酸片

7、云母带半迭包 3层. 0.10*25 无碱玻璃丝带平包一层. 前端斜边 0.13*25 5033 醇酸片云母带半迭包 1层. 0.10*25 无碱玻璃丝带平半迭包 1层. 后端斜边 0.13*25 5033 醇酸片云母带半迭包 1层. 0.10*25 无碱玻璃丝带平半迭包 1层. 33原来的线圈各个截面尺寸 直线部分 匝间 8.2mm(+/-0.1mm)*25.14mm(+/-0.1mm) 主绝缘 10.27mm(+/-0.2mm)*27.40mm(+/-0.3mm) 前端斜边 匝间 8.2mm(+/-0.1mm)*24.94mm(+/-0.1mm) 主绝缘 9.23mm(+/-0.2mm)*

8、26.36mm(+/-0.3mm) 后端斜边 匝间 8.2mm(+/-0.1mm)*12.47mm(+/-0.1mm) 主绝缘 9.23mm(+/-0.2mm)*13.70mm(+/-0.3mm) 34绝缘计算 直线部份匝间宽度 8.20mm. 每根导线绝缘后 A边 8.2/3=2.733mm A-a=2.733-2.10=0.633mm (其中云母带0.13*4=0.52mm, 松涨量0.11mm) 直线部份匝间高 25.14mm. 每根导线绝缘后 B边(25.14-0.20-0.40)/2=12.27mm (其中所垫的柔软云母板0.20mm,上下线之间松涨量0.40mm) B-b=12.2

9、7-11.6=0.67mm (其中云母带0.13*4=0.52mm, 松涨量与不平直度0.12mm) 直线部分主绝缘 宽度 10.27-8.20=2.07mm (其中云母带0.13*4*3=1.56mm, 玻璃丝带 0.10*2=0.20mm 松涨量和浸漆量0.31mm.平均每层云母带0.10mm) 高度 27.40-25.14=2.26mm 比宽度多出0.19mm 前端斜边主绝缘 宽度 9.23-8.20=1.03mm (其中云母带0.13*4*1=0.52mm, 玻璃丝带 0.10*4=0.40mm 松涨量和浸漆量0.11mm.只一层云母带) 高度 26.36-24.94=1.42mm 比

10、宽度多出0.39mm 后端斜边主绝缘 宽度 9.23-8.20=1.03mm 与前端一致. 高度 13.74-12.47=1.27mm 比宽度多出0.24mm 35线圈外形尺寸 直线出槽口长度 每端50mm 引线头 前端40mm+5mm (下线后割去) 在这40mm内包括绝缘 5mm. 其余35mm有30mm在并头套内. 后端60mm+5mm (下线后割去) 在这60mm内包括绝缘30mm. 其余30mm有25mm在并头套内. 前端轴向长 185mm 后端轴向长 迭绕190+20mm(20mm为鼻端) 波绕190mm 转角半径 R10(最里边) 斜边端面角 迭绕上线 前 28.75度 后 28

11、.95度 迭绕下线 前 29.10度 后 29.20度4.电枢绕组的热负荷 41导线 2.10*11.6 截面 S=23.9mm# 42 电枢电流 Ia=5700A 43迭绕组的并联支路对数 ad=m*p=2*6=12 迭绕组的并联支路对数 ab=ad=12 总的支路数 2a=2*(ad+ab)=2*(12+12)=48 44支路电流 ia=5700/48=118.75A (迭绕波绕分别算) 45电流密度 J1=5700/48/23.9=4.96862A/mm# 46线负荷 AS=5700/48*3*4*318/(250*3.1415927)=576.9685A/cm 47热负荷 ASJ1=5

12、76.9685*4.96862=2866.737按照电机工程手册P21-38,直流电机第 5章<电磁设计> 图21.5-7 线负荷与电枢直径的关系, 对于Da=250cm,AS可取500-580. 现在接近上限, 电抗电势将要较高, 影响使换向困难. 图21.5-9 热负荷与电枢直径的关系, 对于本机,ASJ1可取2300-3200. 现在为中间偏高. 按照说明, 转速低的电枢, 散热不好, 应该取小值.因此现在ASJ1较高. 最好改为 F级绝缘.四. 电枢线圈的制作 由于电枢的热负荷较高, 原 B级绝缘线圈绝缘老化严重.从1969年和1977年两次电枢绝缘损坏事故也看出这一问题.

13、 为此要提高电枢线圈的绝缘耐热等级. 以适应包钢今后生产的发展需要. 从国外轧钢电动机的绝缘结构看, 已普遍向 F级和 H级过渡.国内也做出了 F级的大型直流电机电枢. 为此我们这次大修也要提高到 F级以上.根据现在国内能够解决的电磁线和绝缘材料, 我们考虑了两种方案. 1. H级绝缘的方案. 11.匝间绝缘采用裸铜线包聚酰亚胺薄膜上胶粘带 聚酰亚胺薄膜具有良好的耐热性和很高的介电强度. 其耐热性在 H级以上. 可以在 220度以上长期运行. 其介电强度最高可以达到19Kv/mm.近年来正在铁路牵引、冶金等电机产品中得到使用. 从后来得到的消息, 哈尔滨电机厂也在大型 F级直流电动机上用聚酰亚

14、胺薄膜上胶粘带作为匝间绝缘. 12线圈成型及做引线头 用裸铜导线按照原电机带来的图纸制造线圈. 导线下料以后, 三根并在一起半迭包一层0.20*25 的白纱布带, 作为成型的保护布带. 加包保护布带的导线顶弯 (迭绕部份),劈腿, 在胎上敲端部弧形. 按图纸要求做出引线头. 在线圈成型以后,把裸铜线表面用细砂布砂光, 确保导线没有毛刺. 并用酒精擦干净. 引线头搪锡. 13包导线绝缘 用蓬莱特种绝缘材料厂生产的0.06*25 P6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带,每根导线按照图纸规定的包到位置半迭包一层. 注意包扎薄膜粘带时要包扎的均匀平整和紧密. 特别是导线转角处一定要认真包好. 薄膜起头要压紧,

15、 完头用胶带纸粘好. 绝缘厚度为0.07*4+0.12(考虑包扎不平)=0.40mm 绝缘前后的导线尺寸为 2.10mm*11.6mm/2.50mm*12.0mm 中间一根导线再加包一层0.06*25 P6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带, 平包一层, 搭边1-2mm.(迭绕元件的鼻端处改半迭包) 加包的绝缘厚度为 0.07*2+0.11=0.25mm 14引线头绝缘 引线头按照图纸要求, 加包一层0.06*25 无碱玻璃丝带作为保护带.引线头位置按照图纸. 斜边进去25-30mm.要包紧包平整. 不能过厚. 15三根导线并在一起, 热压匝间 三根导线并在一起, 疏包一层0.04*25 聚酯薄膜热收

16、缩带. 进炉 130度下烘半小时, 使热缩带收缩把导线箍紧. 出炉趁热把引线头上加包的玻璃丝带刷上漆. 嘉绝802 (F级无溶剂漆) 匝间直线部份热压 180度半小时. 使聚酰亚胺薄膜上胶粘带层间粘合在一起.(用0.10*25 聚四氟乙烯带作为脱模带) 热压以后的直线部分尺寸为 宽度 3*(2.50+0.10)+0.25+0.08=8.13mm (原线圈8.20mm+/-0.1mm) 高度 12.0+0.25+0.10+0.08=12.43mm (原线圈12.47mm+/-0.2mm) (式中的0.25mm为中间加包的导线绝缘.0.10mm为松涨量.0.08mm 为热收缩带.) 都略小于原电机

17、匝间尺寸 端部不热压, 每边尺寸为 宽度 3*(2.50+0.15)+0.25+0.08=8.28mm (原线圈宽度8.20+/-0.1mm) 高度 12.0+0.25+0.15+0.08=12.48mm (原线圈高度12.47+/-0.2mm) 16包主绝缘 161直线部份垫5151柔软云母板 (原 B级为5131) 的办法不好操作. 也不可靠. 可以采用迭绕元件和波绕元件分别先包, 再合在一起统包的办法. 162迭绕部份与波绕部份分别半迭包一层0.06*25 P6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带.绝缘厚度为0.07*4=0.28mm 算0.30mm 直线部份的尺寸为 宽度 8.13+0.30=8

18、.43mm 高度 12.43+0.30=12.73mm 163端部单独加包一层0.07*25 6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带后的尺寸 宽度 8.28+0.30=8.58mm 高度 12.48+0.30=12.78mm 164迭绕与波绕的直线部分与前端合在一起, 再加包主绝缘 直线部份包0.06*25 P6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带一层 和0.14*25 5450硅有机玻璃云母带两层.165端部 前端统包一层0.07*25 6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带. 后端单独包一层0.07*25 6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带.均半迭包. 166直线部分截面尺寸 0.14*25 5450硅有机玻璃云母带两层为0

19、.14*4*2+0.20=1.32mm. 0.10*25 无碱玻璃丝带平包一层为0.20mm 绝缘松涨量为0.20mm 直线部分主绝缘的总厚度为1.32+0.20+0.20=1.72mm 绝缘后直线部分的绝缘尺寸 宽度 8.43+1.72=10.15mm(原线圈是10.27+/-0.2mm) 高度 12.73*2+0.10+1.72=27.28mm(原线圈是27.4+/-0.3mm) 斜边绝缘后的尺寸 0.07*25 6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带半迭包一层为0.30mm. 0.10*25 无碱玻璃丝带半迭包一层为0.40mm. 前端绝缘后 宽度 8.58+0.30+0.40=9.28mm(原线

20、圈是9.23+/-0.2mm) 高度 2*12.78+0.30+0.40=26.26mm(原线圈是26.36+0.2mm) 后端绝缘后 宽度 8.58+0.30+0.40=9.28mm(原线圈是9.23+/-0.2mm) 高度 12.73+0.30+0.40=13.43mm(原线圈是13.7+0.2mm) 17主绝缘线圈浸漆并热压直线部份 2. F级绝缘的方案. 21导线采用SBEMB-50/155-2Y3FN两层聚酰亚胺薄膜绕包双玻璃丝包线.此种导线的绝缘性能优于电机工程手册P21-102页, 图21.8-2电枢线圈与槽部绝缘结构示例上介绍的单玻璃丝包聚酯亚胺漆包扁铜线. 因为本机容量大又重

21、要, 因此要求绝缘的可靠性更好. 按照GB7672.6. SBEMB-50/155-2Y3N 薄膜绕包线的迭包率为35%,击穿电压为4500V.可以要求薄膜两层都半迭包(50%迭包0.03*4*2=0.24mm). 击穿电压的考核标准可以定为6000V.这样要比手工包薄膜粘带绝缘更好. 单玻璃丝包聚酯亚胺漆包扁铜线的击穿电压只有1800V. 导线外面加涂一层铁锚204胶. 作为自粘性漆. 以便热压直线部分时导线能较好地粘合在一起. 绝缘导线的尺寸为 A边 2.10+0.50=2.60mm B边 11.6+0.50=12.10mm 22导线下料线圈成型. 工艺过程与前相同. 但是现在已不是裸铜线

22、, 是绝缘导线. 因此在敲打与弯曲时要更加小心. 不要使绝缘破损. 由于迭绕的鼻端顶弯半径很小, 要破坏导线绝缘. 因此在此处的每匝导线要加包一层0.07*20 6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带. 23线圈引线头的处理和线圈匝间模压工艺与 H级方案相同. 24匝间热模压以后的直线部分尺寸为 宽度 3*(2.60+0.02)+0.08=7.94mm(原线圈宽度8.20mm+/-0.1mm) 高度 12.0+0.10+0.08=12.18mm (原线圈高度12.47mm+/-0.2mm) 都略小于原电机匝间尺寸 25端部不热压, 每边尺寸为 宽度 3*(2.60+0.15)+0.08=8.33mm (

23、原线圈宽度8.20mm) 高度 12.0+0.15+0.08=12.23mm (原线圈高度12.47mm) 26主绝缘 线圈先把迭绕于波绕部份先半迭包一层0.14*25 5443-1聚酰亚胺薄膜复合粉云母带. 再合在一起, 直线部分半迭包两层0.14*25 5443-1聚酰亚胺薄膜复合粉云母带. 前端部半迭包一层. 后端部不再加包. 保护布带仍旧是0.10*25 无碱玻璃丝带. 直线平包一层, 端部半迭包一层. 27直线部份热压以后的绝缘厚度, 每层三合一带为0.45mm 宽度 3*0.45+0.10*2=1.55mm 高度 2*0.45(分别包一层)+2*0.45(统包两层)+0.10*2=

24、2.00 直线部份的尺寸为 宽度 8.33+1.55=9.88mm(原线圈是10.27+/-0.2mm) 高度 2*12.18+2.00=26.36mm(原线圈是27.4+/-0.3mm) 28斜边绝缘厚度 0.14*25 5443-1聚酰亚胺薄膜复合粉云母带半迭包一层为0.60mm. 0.10*25 无碱玻璃丝带半迭包一层为0.40mm. 总共为1.00mm 前端绝缘后 宽度 8.33+1.00=9.33mm(原线圈是9.23+/-0.2mm) 高度 2*12.23+0.60+0.20+1.00=26.26mm(原线圈是26.36+0.2mm) 后端绝缘后 宽度 8.33+1.00=9.33

25、mm(原线圈是9.23+/-0.2mm) 高度 12.23+1.00=13.23mm(原线圈是13.7+0.2mm) 3.最后的选择和线圈的试验 由于聚酰亚胺薄膜粘带不能供货. 并且硅有机的片云母带也难以供货. 决定采用第二个方案. 制造线圈. 用此种绝缘结构进行匝间及对地的击穿试验. 以检验绝缘的裕度. 匝间击穿试验做到8-10Kv. 对地击穿电压做到17-20Kv. 无论匝间与主绝缘的击穿电压裕度都比较大. 因此也选定第二方案. 4.线圈的半成品试验控制 41匝间试验 按照规程规定用220V试灯 5秒. 实际用1000V 交流直接耐压10秒. 全部通过. 42线圈直线部份包薄铜皮做交流耐压

26、 按照规程规定(2.5*Un+2500)=4662.5V 实际用5000V 交流直接耐压60秒. 全部通过.四. 正式开工前的准备工作-吊装、放置与旋转电枢的方案 1.施工场地 该电枢转子外径Da=2500mm 总长6060mm 总重52000Kg 而我厂的最大起重量为一台20吨, 一台15吨桥式起重机. 即使用两台吊车抬, 也只能吊起35吨的重物 (还要有一个大吊梁) 电枢进不了厂. 我厂的烘炉, 炉门张开宽度2200mm. 深度4200mm. 电枢也进不了烘炉. 因此决定在机械总厂的装配跨施工. 该处有铁路和50/15 吨的桥式起重机. 电枢运进和施工都很方便. 2. 为了吊运转子, 需要

27、用钢板焊接一个不对称的吊装梁. 并准备2台10吨的链式起重机.3. 为了在施工时要旋转电枢 (拆卸线圈, 清理槽, 检查换向片, 嵌线,环节以及绑扎无纬带到浸漆和烘干都要经常旋转电枢).因此放置电枢的支架不仅能够承重就行了. 还要能使电枢方便轻巧地旋转. 为此我们专门设计和制造了一个能使电枢旋转的支架. 31支架的底板用280#工字钢立着, 十字交叉焊接而成. 纵向用 5根长的工字钢. 间隔为1M. 横向再用短工字钢十字交叉焊接成一个整体. 32利用该电机的一副备品轴瓦作为支承瓦.(因电枢旋转时转速很慢, 只用下瓦即可. 为了防止下瓦转出, 在瓦座上设置压板.) 33利用50mm厚的钢板焊成一

28、对支承瓦座. 固定在底板上. 瓦座上面预先焊上一个加工出的与瓦背直径相等、宽度一致的半园弧, 以支承下轴瓦.同时设置接滴下的润滑油的油槽. 供油由上面吊着的油桶用软管滴下就行了. 由于转速很低, 用油量不大. 34在转轴非传动端原来就有的几个螺孔.(轴调质热处理时安装吊具用的) 再次把紧一个园柱齿轮. 35再做一个安置减速机与传动电机的支架. 固定在底板上. 支架上面固定减速机与拖动电机. 减速机的输出轴上的齿轮与电枢轴上把合上的齿轮相咬合. 电机用一台JZR63-10 60Kw 的绕线式异步机. 以便整个装置能够方便地起动与调速. 再配一个临时的电控系统. 以操作电枢转动. 这样就完成了可以

29、使电枢方便旋转的工作支架. 4. 制作一个两开式, 并带吊耳的卡箍. 以便把换向器整体卡住吊下. 并能够翻转90度, 使换向器的升高片向上以前压圈座在平台上. 以便全部更换升高片. 5. 若需要把铜排整体卡紧, 解开 V形环. 清理铜排的鸽尾部份, 则需要做一个紧圈式的卡具. 内圈的瓦块用外圈上的螺丝拧紧.五. 电枢绕组的分解 1.记录电机铭牌的各项数据. 作为修理试验的依据 2.记录电枢铁心的尺寸和换向器的尺寸. 3.记录电枢槽数和每槽片数. 以算出换向片数. 4.记录线圈前后端部的长度. 5.记录绑扎的无纬带和槽楔是否高出铁心. 6.打线圈上所绑扎的无纬带.(可斜着锯开, 但要不损伤线圈-

30、若需要用旧线圈时) 7.加热电枢, 把槽楔打下(若有槽楔的话). 记录槽楔的尺寸和断面的形状. 以便新加工的槽楔与铁心槽的配合紧密. 合适的槽楔是在没有线圈时用小锤能打进去. 松和过紧都不好. 8.烫开电枢引线与升高片的连接和尾部的线圈并头套. 注意焊接方式. (加套的软钎焊或硬钎焊),或平板搭接的中频焊或电阻焊. 并作记录. 9.加热电枢, 抬出旧线圈. 应记录: 91线圈形式和各个节距. 包括Y1, Y2, YK和槽节距. 92均压线的节距和均压线与线圈的连接. 以上节距及连接虽然按照绕组理论都可以计算出来. 但是作为施工人应该养成分解记录的习惯. 93线圈槽内部份与上升高片的引线头的相对

31、关系.(这里若搞错,将影响刷位. 若差多了可能造成刷位调节不变. 可在铁心槽和对应的换向器片上打记号.) 94根据以上的数据画出电枢绕组展开图. 并与电机厂的图纸尺寸逐一核实. 作为嵌线的依据. 10.清理并测量槽尺寸, 与图纸核对. 以便核算槽内的填充.六. 拆下换向器, 全部更换升高片. 并进行清理和试验片间及对地. 1.拆下换向器 11把电枢从工作支架上吊下来. 以铁心放置在地下搭起的道木墩上. 12松开换向器紧固螺丝以前, 要对它与其支架法兰的相对关系作清淅准确的记号. 13 换向器片间沟内清理干净.(以免上了卡具以后在试验片间时此处有污物放电打火) 14把换向器表面在平衡位置垫上绝缘

32、纸板, 并装上吊装卡箍. 把换向器卡紧. 挂好钢丝绳并抬起吊钩使钢丝绳绷紧. 15松开换向器在支架法兰上的紧固螺丝. 拆下换向器. 16把换向器翻转90度.以升高片向上平放于工作台面上以便进行清理和检查试验. 2.全部更换升高片的原因 由于本机用在初轧机上拖动轧辊用, 电机频繁的反正转, 扭振和机械冲击使得大批换向器升高片疲劳断裂. 因此决定在借此电枢大修的机会,全部更换升高片. 并且改造成束捆式升高片结构, 以加强升高片的刚度,避免断裂. 3.升高片结构形式的选择 该机升高片断裂的原因除了由于电机频繁的反正转, 扭振和机械冲击使得大批换向器升高片疲劳断裂外, 还有一个共振问题. 当电机的扭振

33、频率和升高片的固有振动频率相吻合或成简单倍数关系时, 就会导致升高片的共振. 特别是轧机咬钢打滑或自动开关动作时产生很大的附加转矩, 使升高片剧烈振动. 普通的升高片形式不能承受 3倍以上的冲击力的反复作用. 改进的方式有: 31普通升高片结构, 上下用环氧树脂涂封加固. 中间增加相互绑扎固定.(大电机杂志上介绍一些日本电机采用此种做法. 我们大修国的第一台4560Kw电机是更换了一个新制造的换向器. 就是用这种方法把升高片加固的. 32升高片沿着 a边弯曲 (扁绕) 两个90度. 据说是德国专利. 德国西门子的电机就用这种结构. 但是工艺复杂, 现有的换向片也必须更换. 以我厂的能力不能新制

34、这麽大的换向器. 33渐开线式升高片. 即迭绕组全部均压线与升高片合一. 升高片生升到一定高度以后分开前后两片分别接到两个等位点上. 本机是蛙绕组. 不用再加均压线 34束捆式升高片结构 目前国内有几家在大型直流电机的升高片改造成这种结构. 它的主要特点是把升高片分成若干组, 组内先绑在一起成为一束. 然后再向从中间向左右分开. 与相邻一组分过来的升高片再绑扎在一起. 这样就把所有的升高片上下交错的互相绑扎在一起, 形成一种牢固的结构. 对于升高片的振动起了一个缓冲作用. 关于此种结构的受力分析和强度与刚度的计算据自动化院和大电机研究所说国内还没有仔细计算与分析过. 只是见到国外的照片. 我们

35、见到的还有哈尔滨电机厂的图纸. 另外还有一种说法, 升高片相当于一种悬臂梁的结构. 做成束捆式, 升高片要分组左右绑扎, 其长度增加. 可以使其固有频率下降, 避开共振. 于是我们选择了束捆式升高片结构. 4.束捆式升高片的设计 41把升高片分成合适的组数, 每组以20-30片为宜.本机K=954.可以分成36组. 每组954/36=26.5.以26,27,26,27 交错排下去. 42按上述的规律把升高片弯曲分组绑扎在一起. 43升高片弯曲成型的方法 哈尔滨电机厂和上海电机厂早期是用手工弯曲升高片分组绑扎的. 很不规则.还有一种办法是用胎具敲打成型. 鞍钢就是这样做的. 也不太理想. 后来哈

36、尔滨电机厂改用模具冲压成型. 每组升高片从中间分开, 两边的形状对称. 采用每组片数一半的模具冲制升高片, 另一半翻转过来. 对于我们这样的分组就最多有14片不同的升高片形状. 根据1-14片升高片在上下两个绑扎点上是间隔一致并且是平行的. 在根部和接近并头套处又是呈放射状的, 与升高片的中心线相重合. 在这几个特定点之间是以渐变的斜线相连接的. 这样可以做出14个模具. 利用模具事先压制好升高片. 并且切出合适的长短. 具体使用时按号排列. 27片一组的有14个正片, 13个反片. 26个一组的有13个正片和13个反片. 但是该厂的这份图纸是标注升高片弯曲部位的角度. 在制作模具时不易测量和

37、划线. 而且我经过核算, 所标注的角度也不十分准确. 我考虑采用算出各个连接点的坐标, 就可以画出束捆式升高片的排列和绑扎图. 同时可以算出这些拐点到升高片中心线的垂线与中心线交点的对于升高片中心线根部的坐标. 就可以很方便地划线加工冲压模具. 我自己推导出这些点相互关系, 又利用这一数学关系计算出14套模具的加工尺寸. 为了计算方便, 我根据推导出的计算公式用 FORTRAN语言编写了一个计算机程序, 用该程序在DJS-154 型计算机上算出升高片排列图上每个升高片的各个拐点的坐标. 在坐标纸上画出升高片排列图. 验证了升高片的排列是很满意的. 也利用计算机算出模具尺寸. 本机取升高片最上的

38、拐点的半径为 RA=1154mm 升高片最下的拐点的半径为 RB= 871mm 第一绑扎处上拐点的半径为 RC=1074mm 第一绑扎处下拐点的半径为 RD=1037mm 第二绑扎处上拐点的半径为 RE= 966mm 第二绑扎处下拐点的半径为 RF= 931mm 升高片最上和最下面两个拐半径之差为 1154-871=283mm 依据由计算机算出的各升高片的各个拐点的坐标. 就可以在冲模的坯料的侧面画出各个升高片的形状. 以这种方式加工出的升高片栽到换向片上以后所形成的束捆式结构很整齐美观. 而且在并头套处呈园周形放射状. 十分整齐规矩. 详见冶金电修专业技术交流会议材料. 轧钢电动机升高片改造

39、更换一文及其附录 <束捆式升高片压型模尺寸设计> 一文. 后来这篇文章发表在1984年第 4期冶金电修杂志上) 5.升高片制作工艺 51用1.56mm*30mm 的冷拔紫铜带平直下料 52条料用电镀镀锡 53升高片压型和截出合适长度 54升高片在80吨油压机上压型. 为了避免错误, 升高片压型后要打号并分组捆好. 27片的一组, 1-14号模具正压, 作为1-14号片. 13-1号模具反压, 作为15-27号片. 26片的一组, 取掉 1号片. 只要第2-27号片即可. 55升高片上部按照需要长度 (与并头套连接处到第一个拐点的距离)截断去除多余部份. 下部按照最下面一个拐点到栽在

40、换向片内的深度所需要的长度截断去除多余部份. 并冲成弧形. 56并头套制作 用0.8mm*30mm的紫铜带. 沿着轧制方向切条. 以按照此并头套尺寸制作的模具压型. 制作完成的并头套镀锡 57并头套以 4个铆钉铆接在升高片的上端. 并搪锡. 为了避免升高片与并头套搭接处过热, 没有采用银焊. 58升高片包绝缘 0.07*25 P6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带半迭包一层. 0.10*25 无碱玻璃丝带半迭包一层. 刷1040#漆. 每组按照编号顺序及反正面捆好, 备用. 6.升高片与换向片的连接方案的选择 61新制换向器时, 单片换向片上与升高片的连接都是采用横向铆钉铆接并搪锡. 或者是夹银焊片用

41、点焊机点焊. 62 但是对于本机已经组装好的换向器, 若要拆成单片更换升高片的话,再组装起来就非常困难. 要再以鸽尾处归园找齐, 几乎是不可能的. 因为片数太多, 园周太大. 根本找不齐.为了使运行中每一换向片都要均匀卡紧, 必须重新车鸽尾. 由于 954片换向片参差不齐, 车齐鸽尾就要车去很多. 影响换向片的强度. 车少了的话, 又会有的30度面车不到.凹下去的片,V型环就压不紧. 运行时会松动. 旧换向器打开在卡紧是比新制换向器更困难的工作. 63因此考虑不拆散换向器整体镶升高片的施工方案. 这一方案是不拆散换向器, 将换向器整体上立车把旧升高片车掉.重新铣口, 嵌入新升高片. 再用轴向销

42、子把升高片撑紧. 锡焊焊好. 此种方法不必担心换向片难以规园而造成换向器松动与变形的问题, 也省去一套工装卡具. 但在本机上使用也有一些另外的困难. 这一工艺不是新工艺, 我厂在 200Kw的汽轮发电机励磁机上和其它一些直流电机上就成功地使用过. 但是在本机上因为换向片太窄, 配合尺寸太紧张. 一般认为片宽在6mm 以下不宜使用. 本机只有换向片只有4.1mm.而且一般的升高片是两片, 中间加轴向销子, 向两边撑紧. 本机为了防止断片, 采用的是单片. 用紫铜销子撑紧更困难. 经过比较两种方案的难易程度和利弊, 决定还是采用整体镶片的方案. 7更换升高片的工艺 71在立车上车掉旧升高片时, 就

43、把此处车出外园面全部见光. 并且把端面车全部见光. 并划出一个园线, 作为钻孔处的基准园. 72在划出的园上, 每个换向片的中间打出样冲眼. 把换向器固定在摇臂钻的工作台上并以车过的端面找平. 把每个换向片沿着换向片轴向中心钻一个直径2.8mm,深15mm的孔. 理想状况时,此处换向片每边剩(4.1-2.8)/2=0.65mm宽. 因此要尽量钻正, 不要使某一边的孔壁留下太薄. 经过离心力的计算, 只要一边的孔壁不小于0.35mm, 就不会把换向片钻孔处拉豁. 73自制了一个可以在换向器压圈上卡紧并能够沿园周移动的活动铣刀头. 每次移动一片的位置, 并且对正换向片上原有的栽升高片的开口. 要求

44、很精细的操作. 要残留的旧升高片铣掉, 又尽量不把口开大. 74计算开口的侧面积, 以保证与升高片的接触表面的电流密度不大于0.3-0.5A/mm#. 才能满足锡焊的搭接面积要求. 每个升高片上流过的电流为Ia/24=5700/24=237.5A. 升高片与换向片单面的接触面积为412mm# 因此搭接处的接触电流密度为 237.5/(2*412)=0.288A/mm# 合格 升高片本身的电流密度为237.5/46.58=5.098A/mm# 也可以 75升高片在相对与换向片钻孔的位置用模具压出一个凹坑.一边突起的一边嵌在换向片上钻孔留下的凹坑里, 它本身的凹坑与换向片开口另一面的凹坑形成一个园

45、孔, 以便往里钉销子. 76把钻了孔的换向片开口处搪锡. 77 把升高片栽入升高片.771升高片的凹坑正好嵌入换向片上事先钻出的孔内. 把一个1.5mm 直径的镀锡钢线钉进去作为固定销钉. 这样就把换向片与换向片开口的两壁撑紧了. 销钉要打入孔内, 外面把换向片封死. 772为了保证升高片与换向器轴线垂直, 事先把换向器立着放在一个大的水平平台上. 用三个螺旋千斤顶架起来, 并且把换向器的端面找水平. 平台上设置一个高度合适的水平平台. 它可以沿着换向器旋转一周. 以这个平台的上平面作为升高片的定位面. 以保证每个栽入的升高片都在个与换向器轴线垂直的平面上.773为了避免嵌入升高片的把未嵌入升

46、高片的开口向一面挤, 应该把每个开口先都嵌入一块升高片用的铜带. 随着往里嵌入升高片, 随着往外拔. 78用锡焊把换向片与升高片焊牢. 由于无法用火烙铁加温, 采用低电压大电流变压器作为电源. 放映电影的碳精棒作为电极, 用电阻焊. 注意电流大小要适当. 79升高片之间绑垫块 791根部一周在每片之间垫加厚度合适的, 尺寸为15mm*30mm玻璃布板.用尼龙绳斜着绑紧. 刷1040# 漆. 792并头套下面的一周也要这样绑垫块. 但是要在嵌线并焊接完成以后再垫. 793升高片两处束捆处, 片间加垫硅橡胶板垫块. 用尼龙绳平着绑紧. 成束捆式. 794下面一圈的束捆处先绑好. 上面一道在嵌线以后

47、再绑. 8.更换升高片后对换向器的检查和试验 81升高片对换向器片的连接要牢固. 焊接以前就应该用手扳不动. 82用模具成型的升高片, 在依次嵌入换向片以后应该自然形成束捆式的绑扎位置. 符合按照计算座标画出的升高片排列图. 在并头套处, 并头套分布均匀并且园周一致. 嵌线以后, 束捆式绑扎整齐一致. 83升高片与换向片连接处接触电阻的检查. 831焊接前以伏安法检查. 用40A.在0.6mmv左右. 误差在10%以内. 此电阻相当于0.000015欧姆左右. 832焊接后用 0.2级的QJ44双臂电桥测量 直流电阻为 0.01*(0+0.0012)=0.000012 欧姆左右. 误差在5%以

48、内. 84 .换向器片间绝缘检测 把换向器吹风清理, 并用酒精擦干净后, 进行片间绝缘和对地绝缘试验. 片间先用36V 试灯对片间 2秒钟, 检查短路.(先用36V,表面有污物可以烧开, 以免直接用220V对片间时, 片间的污物一下子烧死).灯不亮为通过. 再用220V试灯对一遍. 如有短路则要检查清理. 若最后判断短路点在 V形环内时. 则要上紧圈卡具把紧固的铜排拆下. 清理短路的地方. 电机在运行时片间电压只有一二十伏. 但是在更换电枢线圈以后必须能承受住220V的片间电压试验. 用220V试灯对片间, 发现 V型环内有两处短路之处.(原因及处理见后面) 85换向片对地绝缘检查和试验 85

49、1用1000V 摇表, 绝缘电阻应大于1000兆欧. 852对地耐压. 按(2.5*Un+1700)*85% 853 V形环表面的涂封若不好, 则应在清理换向器时扒掉, 把此处清理干净再试验. 试验通过后再重新涂封.七. 换向器 V型环拆下 (片间不动) 清理鸽尾部份. 再重新组装、烘压、涂封 1.问题的出现 本机用的换向器是去年大修时替换下来的换向器. 原来打算整体镶升高片也不打开 V型环. 在施工中各道工序都很小心, 避免焊锡与脏物从 3度面流入. 而且前后几次用220V试灯对片间, 都未发现有片间短路. 但是在换向片铣口搪锡后发现一处短路. 焊接升高片以后又发现有两处短路.经检查是 3度面上有短路. 但是 3度面的涂封良好, 也未发现有从 3度面流进焊锡的痕迹. 怀疑是用横向铆钉铆紧换向器时把此处敲打出坑. 再这次搪锡与焊接时从换向片的侧面流进焊锡. 虽然我们用特制的小刀已经把短路点挑开. 拥220V灯对住. 但是里面的情况不清楚. 为了保险起见, 只能打开 V型环再检查一遍. 2.卡具 要打开 V型环, 又不使片间松散. 需要制作两副卡具-带