1_5MW双馈风力发电机转子批量过桥线_引出线断裂分析及改进_赵美茹.pdf

1.5MW 双馈风力发电机转子批量过桥线、 引出线断裂分析及改进 中车永济电机有限公司 赵美茹 王鑫 【摘 要】 针对某大型电机公司1.5MW 双馈风力发电机运行6 ～7 年后出现批量转子过桥线、引出线断 裂问题，从设计、工艺角度对故障原因进行深入分析，结合对国外风力发电机相似结构分析，制定改进方案。 【关键词】 断裂 离心力 折弯圆角 固定点 1、前言 某大型电机公司设计制造的 双馈风力发电机质保期 年，在机组运行 年，开始批量出现 1.5M 5 6~7 并网失败，转子开路情况，发电机从风塔落下送我公司修理，拆解后发现定转子绕组完好，故障均为转 子过桥线断裂或者转子引出线断裂。单台发电机落塔产生费用高，业主损失巨大，考虑到数百台该型号 发电机转子均为同类故障，很有必要对过桥线断裂及转子引出线断裂进行原因分析，以便提出改进方案。 2、转子过桥线 2.1 故障现象 图 ：第一根过桥线根部烧断 图 ：第二根过桥线外观完好，根部完全断裂 1 2 图3：第三根过桥线外观完好，根部已经断裂四分之一 - 62 - [1] 该型发电机机转子线圈为星形连接 ，过桥线的作用是将同一相的两个线圈组串联起来，转子有三 根过桥线，每相一根，过桥线由一根铜扁线折弯而成。现以一台发电机拆解过程为例来说明转子过桥线 故障，该发电机运行5 年9 个月，解体后发现一根过桥线明显烧断，如图1，目测其余两个过桥线完好， 拆除第二根过桥线外部绝缘，发现根部已经完全断裂，如图 ，将第三根过桥线外部绝缘拆除，该过桥 2 线根部已经断裂四分之一，断裂部位已经氧化，颜色发暗，如图 。 3 上述现象在该型发电机转子过桥线故障中普遍存在，过桥线断裂有一根、两根或全部，目前为止故 障机组总数有数百台之多。过桥线故障不是偶发问题，而是由于设计工艺缺陷导致的批量质量问题。 2.2 原因分析 2.2.1 过桥线离心力过大，而支持点、固定点过少，根部应力集中和长期振动导致疲劳断裂。过桥线 由铜扁线折弯而成。铜扁线缺乏韧性，在发电机长期离心力和振动下容易断裂。如图 所示，过桥线自 4 身的重力是 ，转子额定转速 ，经过计算过桥线离心力高达 ，是过桥线重量的 倍。过 7N 1800rpm 145N 20 桥线中段与转子线圈之间填充的是适形毡，当转子高速旋转时，过桥线中段填充的适形毡属于软性支撑， 容易产生塑性形变，对过桥线不能形成很好的固定。过桥线产生的离心力大部分由过桥线根部圆角传递 到过桥线与转子线圈的焊接点承受，导致过桥线根部圆角应力集中。同时，转子振动传递到过桥线上， 过桥线由于悬臂长，固定点少，振动的幅值就会比较大。在离心力与振动的双重作用下，过桥线最终疲 劳断裂。 图4：过桥线安装图 2.2.2 过桥线根部圆角过小。过桥线厚度为4.9mm，折弯圆角为R6mm，圆角比较小，仅为过桥线厚 度的1.2 倍，如图5。这样会带来两个问题，一是折弯圆角越小，对铜材的延展率要求越高，过桥线制 [2] 做时折弯圆弧外圆角容易产生裂纹 ，根据 ，折弯圆角在铜扁线厚度的 倍以上时效果最 GB50149-2010