YLKS2700—12/1730 10kV大推力立式笼型三相异步电动机的设计与研制

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  摘要:本文讨论了YLKS2700 12/1730 10kV大推力立式笼型三相异步电动机的设计研制过程。围绕着设计过程中各个部分进行了分析设计,为今后设计制造大推力立式笼型三相异步电动机奠定了基础。
  关键词:大推力立式笼型异步电动机;推力;设计;研制
  1前言
  YLKS大推力立式籠型三相异步电动机用于拖动循环水泵,满足其大推力要求,提供旋转动力,并与其组成机组提供冷却水,适用于电站、水利、化工等行业,我公司研制开发了YLKS大推力立式笼型三相异步电动机产品。本文对该电机的设计与研制进行了分析,为我公司发展大型立式电机系列产品打下坚定的基础。
  2大推力立式笼型三相异步电动机的设计过程分析
  2.1电磁设计
  根据设计技术要求,确定电机的电磁负荷以及与电磁性能有关的有效部分的尺寸,包含电机的定转子冲片和铁心尺寸及绕组数据等,选定材料,并核算电磁性能和有关参数。定子齿部磁1.44T,轭部磁1.30T,转子齿部磁1_48T,轭部磁1_25T。定子采用双层叠绕组,定子绕组形式Y接,转子采用梯形铜排,并联支路数选为2。
  2.2结构设计
  YLKS2700-12/1730 10kV大推力立式笼型三相异步电动机,由于需要承受水泵引起向下最大500kN轴向推力,上轴承采用国内最新结构形式的推力轴承,下轴承采用轻系列的圆柱滚动轴承,电机两侧装有空水冷却器,主接线盒、测温、加接器接线盒在同侧。本电机主要由定子、转子、推力轴承、滚动轴承、空水冷却器、风扇、接线盒等几大部分组成,。
  (1)定子
  定子由定子铁芯、定子线圈、机座、定子测温元件、接线盒和空间加热器等部分组成,结构形式如图1所示。
  (a)定子铁心
  定子铁芯由优质冷轧电工钢片叠压而成,定子冲片采用扇形片,整圆共108槽,冲片叠压系数不低于0.95。
  (b)定子机座
  机座是需要承受扭转负荷,轴的弯曲应力和电机本身重量,而立式电机与普通的卧式电机不同,还需要承受负载水泵引起的轴向力。故设计成由底脚板及壁板组成的钢板焊接而成的箱式机座,通过对机座进行了有限元分析计算,加强了机座整体的强度,从而能够承受500kN轴向推力。
  (c)定子绕组
  定子绕组为双层叠绕组,材料采用自粘性双玻璃丝包双薄膜绕包铜扁线GLEMB-155/0.7-2YN,下线前定子铁芯喷整浸防晕低阻漆X871-2,下线后用环氧引拔槽楔固定,线圈按标准规定进行耐压及防电晕试验后,整个定子采用VPI真空加压浸漆工艺。
  1.加热器装置2.线圈支架3.支架座4.螺栓5.螺母6.端箍7.3涤纶绳8.定子线圈9.定子铁心10.16涤纶带11.云母带12.云母绕包线
  (2)转子
  转子主要由转轴、转子铁芯、转子支架、导条、端环、内风扇等部分组成。
  (a)转子支架:
  转子支架由支架毂、轮辐、辐板组成。为增加支架刚性和强度,在辐板与支架毂问增加了12根立筋。用双边连续深层充填焊焊接在一起,焊后进行热处理,以便消除内应力。支架结构强度好,强度提高,可承受较大的转子重量。
  (b)转轴:
  转轴采用45#碳素钢,轴上热套转子支架。转子支架与轴为过盈配合,热套安装,并利用平键进行支架与轴的周向定位。从而保证了支撑转子铁芯和输出机械转矩,可以将转矩传递给负载而不断裂或者弯曲变形。
  (c)转子铁芯:
  转子铁芯采用鼠笼式结构,与我公司以前设计的大型立式电机有所不同,这次铁芯冲片采用梯形槽散形片,采用50W470硅钢片,质量好,毛刺小。
  (d)铜排与端环:
  转子铜排装入转子铁芯后,采用风镐涨紧技术,并与端环通过BPS100/8000中频焊机进行焊接,防止电机运转过程中造成导条断裂,焊接牢固。保证此电机安全可靠运行。
  (3)轴承:
  上轴承采用上导及推力式滑动轴承,主要包括导轴瓦、推力瓦、推力头、上机架、上导轴承座、锁圈和油封等。采用一体式焊接技术,将推力轴承的上机架、上导轴承座及轴承油封装置一体式焊接,整体紧凑,通过上机架、推力瓦和机座承受轴向推力、导向瓦和下轴承调节固定转子。经有限元分析,上轴承最大位移量为0.303mm(标准0.4mm),最大应力为48MPa,小于钢的最大应力220MPa,能够承受由负载水泵引起的轴向推力500kN。
  (4)通风系统:
  电机采用两端对称进风的径向通风系统。在电机转子铁芯上下两端装有两排风叶式风扇。它将电机内部热气流经过电机中心吹入到两侧的水冷却器内,经过水冷却器的冷却后,将热量带走,再由水冷却器两侧进入电机内部,使电机各部分的温升能较均匀地分布,从而降低最高局部温升,提高绝缘寿命,同时提高电机的使用寿命。
  3结语
  电机主要性能参数设计值与试验值的对比
  在这次YLKS2700-12/173010kV大推力立式笼型三相异步电动机的设计、制造过程中,由于可借鉴的资料很少,电机承载轴向推力大,设计难度较大,该电机的设计制造成功对今后该类电机的设计有着有益的启示。
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