欢迎来到康明斯发电机(深圳)有限公司官网!
1380-227-2908
公司新闻
康明斯发电机成型绕组与散嵌绕组的深入对比
发布:康明斯发电机    浏览:[news:visits]次
1. 康明斯成型绕组发电机的设计方案
康明斯的成型绕组发电机与散嵌绕组发电机在设计上存在明显差异。成型绕组发电机的定子铜绕组是由铜棒构成,而不是漆包铜线束。定子的绕组由精确成型的铜棒集合填充在槽中。此外,考虑到铜棒更容易插入槽中,成型绕组的定子槽开口必须较大,这使得其较类似的散嵌绕组(图3-3b)相较之下,定子槽的开口较小。这种差异导致散嵌绕组的漏电抗较小,同时输出电压波形的谐波失真也更低,这是散嵌绕组康明斯发电机相较于成型绕组发电机的主要性能优势。

2. 散嵌绕组的设计方案
康明斯发电机的绕组通常是使用绕线机制作的预制漆包铜线束,这些漆包铜线束随后被放置到定子槽中。散嵌绕组设计的定子槽开口相对较小,每个绕组由多根小截面的漆包铜线构成。同时,散嵌绕组所占用的绝缘空间也比成型绕组要少。

3. 性能差异分析
通常情况下,铜棒的坚硬度高于漆包铜线束,因此成型绕组发电机在机械结构上相较于散嵌绕组发电机更为稳固。但散嵌绕组通过采用新材料、新工艺及设计优化,同样能够实现耐用的机械结构。因此,不能简单地认为康明斯的散嵌绕组发电机在耐用性上一定逊色于成型绕组发电机。例如,CGT所有超过250kVA的发电机均采用真空压力浸漆(VPI)技术,这种工艺确保了定子绕组绝缘漆的充分填充,避免了气泡的产生,同时相比其他康明斯发电机制造商使用的普通浸漆设计,具有更强的机械性能。因此,CGT的散嵌绕组发电机能够适用于大多数应用场景,除了油田钻机等极端非线性冲击负载的情况。
康明斯成型绕组发电机的线圈之间相较于散嵌绕组发电机,具有更多的绝缘间隙。中压和高压发电机导体之间的电压差较大,因此需要使用更多的绝缘材料。
康明斯成型绕组发电机使用了更多的绝缘材料,因此其冷却难度增大。为了解决这个问题,需要使用更多的铜棒材料,以降低铜耗和发热,从而达到相同的温升等级。
在一般情况下,较大的空气间隙和定子槽开口会引起更明显的固有电压波形谐波失真,尤其是在高频率时。因此,在机械性能相似的情况下,康明斯成型绕组发电机的电压波形质量不如散嵌绕组发电机。
由于散嵌绕组发电机的定子槽口较小,定子与转子之间的磁路磁阻较低,同时成型绕组的端部通常比散嵌绕组更长,这两个因素使得在使用相同材料的情况下,散嵌绕组的整体性能优于成型绕组。一般而言,散嵌绕组的电抗较同容量的成型绕组低,因此,为了使成型绕组发电机具备与散嵌绕组相同的短路能力和启动性能,需要使用更多的铜和钢材料。
6)除了上述材料利用率的差异,康明斯成型绕组发电机的组装工艺要比散嵌绕组发电机复杂。这些因素导致成型绕组发电机的单位容量制造成本较高,且更换零部件也比较困难。
总的来说,康明斯成型绕组发电机在机械性能和介电强度方面通常优于散嵌绕组发电机。然而,随着新材料和新工艺的应用,这两者之间的差距已经显著缩小。现在,这两项指标基本相当,不过在电压波形质量、电机启动性能和短路性能方面,成型绕组发电机的表现仍不如散嵌绕组发电机。
4.应用
根据两种电机的物理特性和性能差异,成型绕组在中压/高压及大容量的康明斯发电机中更加适用。这种结构可以有效提升发电机的匝间绝缘性能,提高可靠性,同时成本相对较低。
一般来说,成型绕组的设计适用于那些对机械性能要求较高的主要电站应用,尤其是存在持续、反复冲击的非线性负载的场合。冲击负载会导致定子绕组,尤其是绕组端部,产生电磁反应,这可能会导致绕组变形甚至损坏。通过采用刚性和加固的固定设计,可以显著减少这些机械应力,从而提高康明斯发电机的可靠性,并延长其使用寿命。
康明斯成型绕组发电机通常用于油田钻井作业中,这些作业中会出现持续的负载突加情况。
康明斯发电机的散嵌绕组设计能够提供优质的电压波形,具备抵抗非线性负载谐波导致的波形畸变以及良好的短路电流性能,这样配电系统的断路器可以进行选择性保护,及时切断故障点。同时,该设计还具备出色的电动机启动性能。因此,散嵌绕组是应急/备用情况下的最佳选择。
康明斯散嵌绕组发电机非常适合用于数据中心的不间断电源、水处理和污水处理等领域。这些应用主要涉及整流负载,无论是使用市电还是发电机,负载的增加过程都采用渐进式,旨在尽量减少对电源的冲击,从而降低瞬时电压的快速变化,这一点与油田钻井的应用有所不同。例如,当市电发生故障时,发电机组启动后,不间断电源(UPS)会在确保后端负载保持供电的同时,将输入电源从市电切换到发电机,并逐步增加发电机的负载(包括UPS的后端负载电流和UPS配套蓄电池组的充电电流)。如果UPS后端负载突然增加,UPS蓄电池组会承担部分冲击,以减轻对发电机组的瞬时冲击。相较于钻井应用中大功率变频器频繁启动造成的负载冲击,康明斯发电机组所承受的冲击要小得多,相应地,发电机绕组的机械应力也会减小。因此,对于这些应用来说,不需要使用康明斯成型绕组发电机,而康明斯散嵌绕组发电机的高效率更为实用。
两种绕组各有其优缺点,在很多情况下两者都可使用,可以根据性价比来进行选择。一般而言,对于相似的机型,康明斯成型绕组发电机更适合中压/高压环境及非线性、冲击负载较大的应用,这些情况可能导致交流发电机承受较大的机械应力;而康明斯散嵌绕组发电机则更适用于对电动机启动能力要求较高和对波形失真有严格要求的场合。

[返回]