定子繞組熱沉浸加熱系統的製作方法

2024-02-29 22:20:15

專利名稱：定子繞組熱沉浸加熱系統的製作方法
技術領域：
定子繞組熱沉浸加熱系統技術領域[0001]本實用新型涉及電機定子繞組製造技術領域，尤其涉及一種定子繞組熱沉浸加熱 系統。
背景技術：
[0002]電機定子繞組一般分為硬繞組和散繞繞組兩種形式。硬繞組又稱為成型線圈，是 由電磁扁線壓製成固定形狀的電機線圈；散繞繞組則是指採用多股漆包圓線，形狀柔軟不 固定的定子線圈。一般來說，硬繞組因其耐壓等級高，絕緣性能相對可靠，多用於高壓電機， 或大功率的低壓電機；散繞組則大多用於小功率的低壓電機，其絕緣性能不如硬繞組可靠， 但也有成本低、製作簡單、節材等優點。[0003]近幾年來，直驅風力發電機的生產、製造迅猛發展，由於其定子直徑大(大多直徑 都在5米以上)，如果採用硬繞組作為定子線圈，不僅繞組成本高，製造周期長，還且還需要 配備大直徑的真空壓力浸漆設備，設備投入很大，因此，採用散繞繞組定子可以大幅度降低 整機成本，在越來越激烈的市場競爭中，獲得優勢，但目前的工藝方法中，存在一個大的難 題，這就是定子浸漆問題。[0004]電機定子在完成嵌線後，需要整體浸漆，以提高絕緣性能，增強電機的散熱能力， 電機浸漆質量的好壞對電機性能的影響很大。硬繞組電機定子，由於定子繞組外包有多層 雲母帶，固漆能力強，浸漆後的烘乾固化過程中，絕緣漆不易流失，因此硬繞組定子的浸潰 性是比較好的。相對而言，散繞繞組電機定子的浸漆在目前是一個比較棘手的問題，特別是 大線規的定子繞組，由於繞組內的空隙大，絕緣漆無法固住，無法滿足基本的掛漆量要求， 嚴重限制了散繞繞組定子的使用範圍。那麼，在目前的工藝方法中，究競是什麼因素影響 散繞繞組定子浸漆的效果呢？主要有兩個方面的問題難以解決。第一方面，絕緣漆的粘度 要求矛盾，因為如果選用高粘度的絕緣漆，那麼漆的滲透性就差，電機定子浸漆時就難以浸 透，選用低粘度漆，滲透性提高了，漆的表面張力和附著力降低，絕緣漆就很容易流失；第二 方面，定子在烘乾、固化過程中，採用外部加熱方法，升溫速度慢、時間長，繞組內的絕緣漆 流失的時間長，流失量就大。對這個問題，業內相關人員，進行了很多的努力和探索，但效果 都不太理想或難以實施。實用新型內容[0005]本實用新型的目的在於提供一種定子繞組熱沉浸加熱系統，其運行平穩，能夠實 時檢測出定子繞組的整體溫度，並實施整體閉環控制，進而很好地控制了絕緣漆的粘度，以 解決現有技術中定子繞組熱沉浸存在的問題。[0006]為達此目的，本實用新型採用以下技術方案[0007]一種定子繞組熱沉浸加熱系統，包括供電單元、整流單元、濾波穩壓單元、電壓電 流檢測單元以及控制單元；[0008]所述整流單元用於將供電單元輸出的交流電壓整流為直流電壓，並輸出給濾波穩壓單元；[0009]所述濾波穩壓單元與整流單元連接，用於對所述直流電壓進行濾波處理，輸出穩 定的直流電壓給定子繞組加熱；[0010]所述電壓電流檢測單元與濾波穩壓單元連接，用於檢測所述定子繞組兩端的直流 電壓信號和直流電流信號，並輸出給控制單元；[0011]所述控制單元與電壓電流檢測單元及整流單元連接，用於對所述直流電壓信號和 直流電流信號進行處理，獲得所述定子繞組的實時溫度信息，並根據該溫度信息向整流單 元發送控制信號，調整整流單元的輸出電壓，以調節所述定子繞組的溫度。[0012]特別地，所述整流單元包括智能開關、整流變壓器以及整流傳動器；[0013]其中，所述智能開關的輸入端連接供電單元的輸出端，其輸出端連接整流變壓器 的輸入端，所述整流變壓器的輸出端各連接一所述整流傳動器，所述整流傳動器的輸出端 連接濾波穩壓單元，其控制端連接控制單元；[0014]所述整流變壓器用於將供電單元輸出的交流電壓變換為多相交流電壓，並輸出給 整流傳動器；[0015]所述整流傳動器用於根據控制單元輸出的控制信號，控制直流電壓的輸出。[0016]特別地，所述濾波穩壓單元包括平波電抗器和濾波穩壓電路；[0017]其中，所述整流傳動器的輸出端分別連接所述平波電抗器的輸入端和所述濾波穩 壓電路的第一輸入端，所述平波電抗器的輸出端連接所述濾波穩壓電路的第二輸入端，所 述濾波穩壓電路的第一輸出端連接所述電壓電流檢測單元，第二輸出端連接所述電壓電流 檢測單元和所述定子繞組；[0018]所述平波電抗器用於抑制所述整流傳動器輸出直流電壓中的紋波；[0019]所述濾波穩壓電路用於對輸入的直流電壓進行濾波處理，輸出穩定的直流電壓給 定子繞組加熱。[0020]特別地，所述電壓電流檢測單元包括電壓傳感器和電流傳感器；[0021]其中，所述電壓傳感器並聯連接在所述濾波穩壓電路的第一輸出端和第二輸出端 之間，其電壓信號輸出端連接所述控制單元，所述電流傳感器串聯連接在所述濾波穩壓電 路的第一輸出端和所述定子繞組之間，其電流信號輸出端連接所述控制單元；[0022]所述電壓傳感器用於檢測所述定子繞組兩端的直流電壓信號，並輸出給控制單 元;[0023]所述電流傳感器用於檢測所述定子繞組上的直流電流信號，並輸出給控制單元。[0024]特別地，所述控制單元選用可編程邏輯控制器(PLC)，用於根據輸入的直流電壓信 號和直流電流信號計算所述定子繞組的電阻值，利用所述電阻值計算所述定子繞組的實時 溫度信息，並對所述溫度信息進行分析後輸出控制信號，調整整流傳動器的輸出電壓，以調 節所述定子繞組的加熱溫度。[0025]特別地，所述整流變壓器選用十二相整流變壓器。[0026]特別地，所述濾波穩壓電路包括第一電容、第二電容、電阻以及二極體；[0027]其中，所述第一電容和二極體並聯連接，所述第二電容和電阻串聯連接後與第一 電容並聯連接。[0028]本實用新型通過十二相整流變壓器和整流傳動器對供電單元的交流電壓進行整流，滿足了對直流輸出波形的精度要求。通過電壓傳感器和電流傳感器分別檢測加熱迴路中定子繞組中的直流電壓信號和直流電流信號，可編程邏輯控制器根據該直流電壓信號和直流電流信號計算定子繞組的整體溫度，並根據該溫度向整流傳動器發送控制信號，控制直流電壓的輸出，進而調節定子繞組的加熱溫度，這種閉環的控制方式，解決了定子繞組熱沉浸工藝中絕緣漆滲透性與附著性方面的矛盾，而且使用上述加熱系統能夠將浸漆後的定子繞組快速升溫到絕緣漆的凝膠溫度以上，縮短了絕緣漆的滴落時間，提高了定子繞組的掛漆量。


[0029]圖1是本實用新型具體實施方式
提供的絕緣漆粘度與溫度關係圖；[0030]圖2是本實用新型具體實施方式
提供的定子繞組熱沉浸加熱系統框圖；[0031]圖3是本實用新型具體實施方式
提供的定子繞組熱沉浸加熱系統電路結構圖。
具體實施方式

以下結合附圖並通過具體實施方式
來進一步說明本實用新型的技術方案。[0033]本實用新型的原理如下絕緣漆的第一個重要特性是粘度與溫度的負相關性。如圖1所示，圖1所示的是一款典型絕緣漆的粘度與溫度關係圖。從圖中可以看出，隨著絕緣漆溫度的升高，絕緣漆的粘度大幅下降，例如23°c時的絕緣漆粘度為155mPa · s (毫帕 秒)，當溫度升高到50°C時，粘度下降到54mPa*s。因此我們可以利用這個特性，採用高粘度的絕緣漆，通過加熱系統，在定子繞組浸漆時，將定子繞組加熱到適當高的溫度(如 50-600C )，使得與定子繞組接觸的絕緣漆局部溫度升高，粘度下降，能夠充分滲透到定子繞組內部，浸漆完成後，再讓定子繞組冷卻到正常溫度，恢復絕緣漆的附著性，這樣就解決了絕緣漆滲透性與附著性方面的矛盾，以提高掛漆效果。[0034]絕緣漆的第二個重要特性是高溫下的快速凝膠性。一般當絕緣漆的溫度達到 150°C時，絕緣漆可以在2-3分鐘的短時間內凝膠，即處於半固化狀態，失去流動性，因此如果使用加熱系統將浸漆後的定子繞組快速升溫到絕緣漆的凝膠溫度以上，這樣就可以減少絕緣漆的滴落時間，讓更多的絕緣漆保留在定子繞組內，實現提高定子繞組的掛漆量的目標。[0035]在上述方案中，關鍵是要有一套所述加熱系統，該加熱系統要能夠滿足控制精度高，功率強大，能夠在短時間內將定子繞組加熱到所需的溫度，能夠對定子繞組溫度的進行靈活調節。[0036]如圖2所示，本實施例中定子繞組106熱沉浸加熱系統包括供電單元101、整流單元102、濾波穩壓單元103、電壓電流檢測單元104以及控制單元105。[0037]所述整流單元102用於將供電單元101輸出的交流電壓整流為直流電壓，並輸出給濾波穩壓單元103。[0038]所述濾波穩壓單元103與整流單元102連接，用於對所述直流電壓進行濾波處理， 輸出穩定的直流電壓給定子繞組106加熱。[0039]所述電壓電流檢測單元104與濾波穩壓單元103連接，用於檢測所述定子繞組106 兩端的直流電壓信號和直流電流信號，並輸出給控制單元105。[0040]所述控制單元105與電壓電流檢測單元104及整流單元102連接，用於對所述直 流電壓信號和直流電流信號進行處理，獲得所述定子繞組106的實時溫度信息，並根據該 溫度信息向整流單元102發送控制信號，調整整流單元102的輸出電壓，以調節所述定子繞 組106的溫度。[0041]如圖3所示，圖3是本實用新型具體實施方式
提供的定子繞組106熱沉浸加熱系 統電路結構圖。[0042]本實施例中供電單元101選用380V，頻率為50HZ的三相交流電源，所述整流單元 102包括智能開關K、整流變壓器T以及整流傳動器RE，所述濾波穩壓單元103包括平波電 抗器L和濾波穩壓電路，所述電壓電流檢測單元104包括電壓傳感器SV和電流傳感器SA， 所述控制單元105選用可編程邏輯控制器LC，所述濾波穩壓電路包括第一電容Cl、第二電 容C2、電阻RO以及二極體D。[0043]其中，所述智能開關K的輸入端連接供電單元101的輸出端，其輸出端連接整流變 壓器T的輸入端，所述整流變壓器T的輸出端各連接一所述整流傳動器RE，所述整流傳動 器RE的控制端連接可編程邏輯控制器LC，其輸出端分別連接所述平波電抗器L的輸入端 和所述濾波穩壓電路的第一輸入端，所述平波電抗器L的輸出端連接所述濾波穩壓電路的 第二輸入端，所述濾波穩壓電路的第一輸出端連接所述電壓傳感器SV和定子繞組106的一 端，所述電壓傳感器SV並聯連接在所述濾波穩壓電路的第一輸出端和第二輸出端之間，其 電壓信號輸出端連接可編程邏輯控制器LC，所述電流傳感器SA串聯連接在所述濾波穩壓 電路的第一輸出端和所述定子繞組106的另一端之間，其電流信號輸出端連接可編程邏輯 控制器LC。所述濾波穩壓電路中第一電容Cl和二極體D並聯連接，第二電容C2和電阻RO 串聯連接後與第一電容Cl並聯連接。[0044]所述供電單元101用於為加熱系統供電，在智能開關K閉合時，將將三相380V的 交流電壓輸出給整流變壓器T。[0045]所述整流變壓器T用於將三相380V的交流電壓變換為多相交流電壓，並輸出給整 流傳動器RE。[0046]由於整流傳動器RE輸出的直流電壓和電流值將被檢出作為控制信號，因此輸出 的電壓和電流中過大的諧波信號將會造成信號失真，導致加熱系統崩潰。普通的三相和六 相整流變壓器的輸出波形是遠遠不能滿足控制要求的。經過分析與研究決定在本實施例中 採用十二相整流變壓器，並在電流迴路中串聯合適的濾波電抗器，這樣可得到全範圍始終 連續的要求波形。所述的濾波電抗器即指本實施例中的平波電抗器L。[0047]所述整流傳動器RE用於根據控制單元105輸出的控制信號，控制直流電壓的輸 出。[0048]整流傳動器RE採用可控矽元件，接受來自可編程邏輯控制器LC的控制信號，調整 輸出的直流電壓。由於採用十二相的全波整流，能輸出較為穩定的直流波形。[0049]所述平波電抗器L用於抑制所述整流傳動器RE輸出直流電壓中的紋波。[0050]平波電抗器L可以進一步削弱輸出直流電壓中的諧波，減低全功率範圍的紋波系 數。[0051]所述濾波穩壓電路用於對輸入的直流電壓進行濾波處理，輸出穩定的直流電壓給 定子繞組106加熱。[0052]該濾波穩壓電路可以實現兩個功能第一、通過阻容濾波，濾除直流輸出中的諧波。第二、穩流、穩壓功能。使輸出的直流電壓穩定。當電網電壓波動為10%，要求直流電壓輸出的波動不大於1%。之所以要控制直流電壓輸出量的波動，是因為電機定子負載可以看成一個大的電感性兀件，當輸入到負載的電壓變化時，電流的變化將會滯後於電壓的變化， 那麼可編程邏輯控制單元105在計算定子繞組106的電阻值時就偏離了真值，造成信號失真，嚴重時會導致系統崩潰。[0053]所述電壓傳感器SV用於檢測所述定子繞組106兩端的直流電壓信號，並輸出給可編程邏輯控制器LC。[0054]所述電流傳感器SA用於檢測所述定子繞組106上的直流電流信號，並輸出給可編程邏輯控制器LC。[0055]所述可編程邏輯控制器LC用於根據公式i 實時計算所述定子繞組106的電阻值，利用所述電阻值根據公式Τ=R/R1(235+Τ1)-235計算所述定子繞組106的實時溫度信息，並對所述溫度信息進行分析後輸出控制信號，調整整流傳動器RE的輸出電壓，以調節所述定子繞組106的加熱溫度；[0056]其中，R為定子繞組106的實時電阻值，V為電壓傳感器SV檢測到的定子繞組106 兩端的直流電壓值，I為電流傳感器SA檢測到的定子繞組106上的直流電流值，T為定子繞組106的實時溫度，Rl為定子繞組106在已知溫度Tl時的阻值。為了計算方便，Rl的值一般為常溫Tl時測得的定子繞組106的電阻值，但並不局限於此，可根據需要靈活選擇。本實施例中可編程邏輯控制器LC對定子繞組106加熱的控制精度在±2°C，完全能夠滿足定子繞組106熱沉浸工藝的要求。[0057]本實施例中定子繞組熱沉浸加熱系統控制精度高，功率強大，能夠在短時間內將定子繞組加熱到所需的溫度，能夠對定子繞組的溫度進行靈活調節，解決了定子繞組熱沉浸工藝中絕緣漆滲透性與附著性方面的矛盾，而且使用該加熱系統能夠將浸漆後的定子繞組快速升溫到絕緣漆的凝膠溫度以上，縮短了絕緣漆的滴落時間，讓更多的絕緣漆保留在定子繞組內，提高了定子繞組的掛漆量，同時降低了絕緣漆流失的經濟損失和環保方面的處理費用，減少了整個熱沉浸設備的投入成本和運行成本。[0058]以上實施例只是闡述了本實用新型的基本原理和特性，本實用新型不受上述事例限制，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還有各種變化和改變，這些變化和改變都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求1.一種定子繞組熱沉浸加熱系統，其特徵在於，包括供電單元、整流單元、濾波穩壓單元、電壓電流檢測單元以及控制單元； 所述整流單元用於將供電單元輸出的交流電壓整流為直流電壓，並輸出給濾波穩壓單元; 所述濾波穩壓單元與整流單元連接，用於對所述直流電壓進行濾波處理，輸出穩定的直流電壓給定子繞組加熱； 所述電壓電流檢測單元與濾波穩壓單元連接，用於檢測所述定子繞組兩端的直流電壓信號和直流電流信號，並輸出給控制單元； 所述控制單元與電壓電流檢測單元及整流單元連接，用於對所述直流電壓信號和直流電流信號進行處理，獲得所述定子繞組的實時溫度信息，並根據該溫度信息向整流單元發送控制信號，調整整流單元的輸出電壓，以調節所述定子繞組的溫度。
2.根據權利要求1所述的定子繞組熱沉浸加熱系統，其特徵在於，所述整流單元包括智能開關、整流變壓器以及整流傳動器； 其中，所述智能開關的輸入端連接供電單元的輸出端，其輸出端連接整流變壓器的輸入端，所述整流變壓器的輸出端各連接一所述整流傳動器，所述整流傳動器的輸出端連接濾波穩壓單元，其控制端連接控制單元； 所述整流變壓器用於將供電單元輸出的交流電壓整流變換為多相交流電壓，並輸出給整流傳動器； 所述整流傳動器用於根據控制單元輸出的控制信號，控制直流電壓的輸出。
3.根據權利要求2所述的定子繞組熱沉浸加熱系統，其特徵在於，所述濾波穩壓單元包括平波電抗器和濾波穩壓電路； 其中，所述整流傳動器的輸出端分別連接所述平波電抗器的輸入端和所述濾波穩壓電路的第一輸入端，所述平波電抗器的輸出端連接所述濾波穩壓電路的第二輸入端，所述濾波穩壓電路的第一輸出端連接所述電壓電流檢測單元，第二輸出端連接所述電壓電流檢測單元和所述定子繞組； 所述平波電抗器用於抑制所述整流傳動器輸出直流電壓中的紋波； 所述濾波穩壓電路用於對輸入的直流電壓進行濾波處理，輸出穩定的直流電壓給定子繞組加熱。
4.根據權利要求3所述的定子繞組熱沉浸加熱系統，其特徵在於，所述電壓電流檢測單元包括電壓傳感器和電流傳感器； 其中，所述電壓傳感器並聯連接在所述濾波穩壓電路的第一輸出端和第二輸出端之間，其電壓信號輸出端連接所述控制單元，所述電流傳感器串聯連接在所述濾波穩壓電路的第一輸出端和所述定子繞組之間，其電流信號輸出端連接所述控制單元； 所述電壓傳感器用於檢測所述定子繞組兩端的直流電壓信號，並輸出給控制單元； 所述電流傳感器用於檢測所述定子繞組上的直流電流信號，並輸出給控制單元。
5.根據權利要求4所述的定子繞組熱沉浸加熱系統，其特徵在於，所述控制單元選用可編程邏輯控制器(PLC)，用於根據輸入的直流電壓信號和直流電流信號計算所述定子繞組的電阻值，利用所述電阻值計算所述定子繞組的實時溫度信息，並對所述溫度信息進行分析後輸出控制信號，調整整流傳動器的輸出電壓，以調節所述定子繞組的加熱溫度。
6.根據權利要求5所述的定子繞組熱沉浸加熱系統，其特徵在於，所述整流變壓器選用十二相整流變壓器。
7.根據權利要求6所述的定子繞組熱沉浸加熱系統，其特徵在於，所述濾波穩壓電路包括第一電容、第二電容、電阻以及二極體；其中，所述第一電容和二極體並聯連接，所述第二電容和電阻串聯連接後與第一電容並聯連接。
專利摘要本實用新型公開了一種定子繞組熱沉浸加熱系統，所述加熱系統的控制單元根據定子繞組兩端的直流電壓信號和直流電流信號獲取定子繞組的整體溫度，並根據該溫度發送控制信號，調整輸入定子繞組的電壓，以調節所述定子繞組的溫度。本實用新型的控制精度高，運行平穩，能夠根據需要靈活調節定子繞組的溫度，解決了定子繞組熱沉浸工藝中絕緣漆滲透性與附著性方面的矛盾，而且使用上述加熱系統將浸漆後的定子繞組快速升溫到絕緣漆的凝膠溫度以上，縮短了絕緣漆的滴落時間，提高了定子繞組的掛漆量。
文檔編號H02K15/12GK202840870SQ20122047391
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月17日 優先權日2012年9月17日
發明者王大慶, 張松和 申請人:無錫航天萬源新大力電機有限公司, 北京萬源工業有限公司