模块三风力发电机组机头部分的装配与调试

模块三风力发电机组机头部分的

装配与调试任务二定子的安装与调试任务二定子的安装与调试[学习背景]

定子是发电机的重要组成部分，它由铁芯、绕组、外壳等部件组成。铁芯是发电机磁路的一部分；线圈则形成发电机的电路；外壳是用来固定和保护定子铁芯和线圈的。2任务二定子的安装与调试[能力目标]

（1）了解风力发电机定子的加工制造过程；（2）掌握风力发电机定子的检测方法；（3）掌握定子及定子线圈的装配过程。3任务二定子的安装与调试

[基础知识]

1．定子的结构定子是由铁芯、绕组、外壳组成。铁芯由硅钢片制成，在铁芯槽内绕有三组线圈，按星形法进行连接发电机工作时便产生三相交流电。图3-13定子图3-14定子外壳4任务二定子的安装与调试2.定子铁芯定子铁芯是风力发电机的关键部件，其质量的好坏直接影响发电机的性能和使用寿命。定子铁芯一般使用硅钢片（又称为矽钢片）压制而成（如图3-15），其好处就是减少涡流。硅钢片是一种含碳极低的硅铁软磁合金，一般厚度在1mm以下，故称薄板。加入硅可提高铁的电阻率和最大磁导率，降低矫顽力、铁芯损耗（铁损）和磁时效。主要用来制作各种变压器、电动机和发电机的铁芯。世界硅钢片产量约占钢材总量的1％。5任务二定子的安装与调试图3-15定子硅钢片6任务二定子的安装与调试1）硅钢片的分类硅钢片按其含硅量不同可分为低硅和高硅两种。低硅片含硅2.8％以下，它具有一定机械强度，主要用于制造电机，俗称电机硅钢片；高硅片含硅量为2.8％～4.8％，它具有磁性好，但较脆，主要用于制造变压器铁芯，俗称变压器硅钢片。两者在实际使用中并无严格界限，实际生产中，也常用高硅片制造大型电机。按生产加工工艺可分热轧和冷轧两种，冷轧又可分晶粒无取向和晶粒取向两种。冷轧片厚度均匀、表面质量好、磁性较高，因此，随着工业发展，热轧片有被冷轧片取代之趋势(我国已经明确要求停止使用热轧硅钢片，也就是前期所说的“以冷代热”)。7任务二定子的安装与调试2）硅钢片的性能指标铁损低铁损是质量的最重要指标，世界各国都以铁损值划分牌号，铁损越低，牌号越高，质量也高。磁感应强度高在相同磁场下能获得较高磁感的硅钢片，用它制造的电机或变压器铁芯的体积和重量较小，相对而言可节省硅钢片、铜线和绝缘材料等。叠装系数高硅钢片表面光滑，平整和厚度均匀，制造铁芯的叠装系数提高。冲片性好表面对绝缘膜的附着性和焊接性良好磁时效硅钢片须经退火和酸洗处理8任务二定子的安装与调试3）硅钢片的表面质量要求钢带（片）表面应光滑、不得有妨碍使用的锈蚀、孔洞、重皮、折印、气泡、分层等缺陷。钢带（片）表面允许有不影响使用的缺陷，如涂层条斑、擦痕、未起皮的钢质不良，以及在厚度偏差范围内的少量结疤、麻点、凹坑、凸包和划痕等。绝缘涂层应有良好的附着性，在剪切和卷绕使用时不应有明显脱落。9任务二定子的安装与调试3.发电机定子线圈的绕制和绝缘件的裁剪1）线圈的绕制绕线时首先用旧线圈样品的尺寸来确定活动绕线模的尺寸，活动绕线模绕制的线圈周长允许略大于旧线圈周长10mm左右，最好维持原线圈周长的尺寸。线圈绕制过程是在绕线机上进行的，其绕制工序如下:核对导线数据

对导线的型号、线径和并绕根数检查核实后，将漆包线盘置于放线架上。确定线圈尺寸将绕线模装入绕线机后并固定，调整绕线模大小以确定线圈尺寸，再检查并调整计数器置零，如图3-16所示。10任务二定子的安装与调试(a)绕制线圈(b)绕扎好的线圈图3-16线圈绕制

11任务二定子的安装与调试确定线圈的匝数及个数从放线架抽出导线，平行排列(并绕时)穿过浸蜡毛毡夹线板，按规定的规格，根据一次连绕线圈的个数、组数及并绕根数剪制绝缘套管若干段(段数由极相组中的线圈个数定)，依次套入导线，如图3-17所示。1-毛毡2-拉线3-层压板4-铜线图3-17放线

12任务二定子的安装与调试线圈绕制线头挂在绕线模左侧的绕线机主轴上，如图3-16放线。

线头预留长度为线圈周长的一半，嵌入绕线模槽中，导线在槽中自左向右排列整齐、紧密，不得有交叉现象，待绕至规定的匝数为止。绕完一个线圈后，留出连接线再向右移到另一个模芯上绕第二个线圈；绕线时除微电机的小线圈用绕线机摇把操作外，一般绕制φ0.6mm以上导线的线圈均不用摇把操作，而用一只手盘转线模，另一只手除辅助盘车外，还负责把导线排列整齐，不交叉重叠。13任务二定子的安装与调试线圈的绑扎绕到规定匝数后，用预先备好的扎线(棉线绳，长度均10～15cm)将线圈扎紧，线圈的头尾分别留出1/2匝的长度再剪断，以备连接线用，见图3-16(b)所示。绕制结束

将线模从绕线机上卸下，退出线圈再进行下次绕线。

注意：绕制不等节距的线圈组时，应将最小节距的线圈列为第1只，其他顺次排列绕制线圈。14任务二定子的安装与调试2）绝缘件的裁剪电机的绝缘件主要是指槽绝缘、层间绝缘、端部绝缘和槽口绝缘。这些绝缘件的材料都是由绝缘纸制成。（1）槽绝缘

对于大功率电机一般采用二层槽绝缘，紧贴槽的外层用0.15mm厚的青壳绝缘纸或聚脂薄膜；里层用0.15mm厚的聚酯纤维纸复合箔（DMDM），对于小功率电机可只用一层槽绝缘，0.2mm或0.25mm厚的薄膜青壳纸或聚酯纤维纸复合箔（DMDM）。槽绝缘长度一般要求伸出铁芯，两端均匀，以保证绕组对铁心有足够的爬电距离。其伸出铁芯长度要根据电机容量而定，Y80～Y280系列电机槽绝缘伸出铁心长度可参考表3-2。J2、JO2系列电机槽绝缘伸出铁芯长度，可参照Y系列的。15任务二定子的安装与调试对宽度来说，若是里外两层的，外层的宽度只要纸的左右下三面紧贴槽壁，而上面正好比槽口缩进一些即可。里层的宽度则要使纸的三面紧贴槽壁外，上面要高出槽口约5～l0mm，以便嵌线时使导线能从高出槽口的两片纸中间滑进去，起引槽作用，见图3-18(a)所示。另一种可使里外两层的宽度相同，都让纸的三面紧贴槽壁，上面正好比槽口缩进些。表3-2Y80～Y280系列电机的槽绝缘伸出铁心长度中心高（mm）80～112132～160180～280伸出长度（mm）6～77～1012～1516任务二定子的安装与调试在嵌线时，槽口插入二片宽度约20mm薄膜青壳纸，临时引导线滑进槽里，当导线嵌满槽后，抽出二纸片，再插入裁剪好的绝缘纸条覆盖槽口，见图3-18(b)。

(a)槽口处压叠、自带引槽纸

(b)槽口处覆盖、外加引槽

图3-18槽绝缘示意图

17任务二定子的安装与调试（2）层间绝缘

层间绝缘是双层绕组槽内上、下层线圈的隔电绝缘，其材质和厚度一般可与槽绝缘相同。由于槽内层间是相间电压，为了防止层间线圈短路，层间绝缘纸的宽度一定要可靠地包住下层线圈边（3）端部绝缘绕组端部绝缘是相间绝缘，对极相线圈组之间绝缘。其形状如半月形，大小要求能隔开整个极相组线圈的端部，裁剪时放大些，待整形时将多余部分修剪掉。其材质与槽绝缘相同。

18任务二定子的安装与调试（4）槽口绝缘槽口绝缘件就是槽楔，槽楔是在封口绝缘后加在槽口内的压紧件，以阻止槽内导线滑出槽外和保护导线不致因电动力而松动。通常是用竹或环氧树脂板作材料，横截面为圆冠形，大小要与槽口内侧相吻合，长度略短于槽绝缘3㎜。（5）裁剪要求裁剪玻璃丝漆布时应与纤维方向成45°角裁剪，这样不宜在槽口处撕裂；

裁剪绝缘纸时，应使纤维方向（即压延方向）与槽绝缘和层间绝缘的宽度方向（长边）相一致，以免造成折叠封口时的困难。

19任务二定子的安装与调试

4.定子外壳材料的选择发电机定子外壳材料的选择主要考虑：在满足强度支撑的情况下，最重要的就是散热和重量。因此，风力发电机的定子外壳一般选用铝铸件。20任务二定子的安装与调试[操作指导]1.任务布置以1kW风力发电机为例，安装、检测定子。2.操作指导如前所述，定子是由定子铁芯、绕组以及前后外壳组成。其安装步骤如下：(1)检查定子铁芯、绕组线圈、前后外壳是否完备。(2)定子线圈的绕制，绕制方法和步骤如基础部分3.1、3.2所述，这里不再累述。21任务二定子的安装与调试

图3-19定子线圈的绕制22任务二定子的安装与调试(3)定子与定子外壳的压制定子与定子外壳的压制一般是在液体压力机上进行，如图3-20所示。在将定子压入外壳内时，应注意以下几点：定子及外壳的放置一定要平整。在压制的过程中，用力用平稳，避免用力过猛，压坏定子线圈。在完全压入后，压力机缓缓抬起。其压制过程如图3-21所示。(4)定子的检测压制完毕后，测试线圈的绝缘性能是否完好，并记录下来