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第一百五十章 发电机的研制(二)

小说:南非1625 作者:小山之土 更新时间:2018/5/7 9:23:20

发电机绕组有散绕绕组、模绕绕组和罗贝尔线棒,赵荣寿无奈的选择了散绕绕组,虽然散绕耐电压最低,但其他两种绕组都需要焊接。模绕绕组是将一个大线圈分成多个小线圈,降低了槽内不同相线圈之间的电压,而罗贝尔线棒则是用预制成型的矩形线棒,每个线棒匝数和散绕绕组一样,但只提供一半的导体。由于还没有焊接工艺,所以暂时能用散绕绕组了,这样电机的电压最高只能到1000V,对于输配电显得有些低,只能等电机设计完再额外设计变压器了。

电机的主要尺寸选择是电枢直径420毫米。铁芯长1400毫米,单单铜和铁芯消耗便有5吨多,净重2吨半有余,如此,加工完的电机会是直径近一米,长度近2.5米的“庞然大物”了,重量超过5吨,巨大的材料消耗,加工尺度也不得不动用储备的大尺寸机床,接近本时空加工的极限,这个初步方案在向众首长汇报时也十分自然的遭受了众多质询,不过质询最终都被电气口首长合力**了----对电力的需求迫在眉睫,已经等不及硅钢和高等级的绝缘材料的出现了(反正我们有足够的库存支持到硅钢等高等级材料的自制)。

初步方案在电力委员会通过后,接下来的工作便是乏味无比的反复校验了。定子槽宽、槽高、定子绕组匝数、线径、槽满率、励磁电流、转子极靴极槽、各处磁密,反反复复的修改参数。在旧时空,这些都可以用电脑设计软件快速调整,本时空自然可以申请用计算中心,不过现在计算中心是在过于繁忙,赵荣寿还是选择了手工计算,不过,在众电气首长的大力支持下,他还是申请到了一台旧时空常用的液晶电子计算器,计算效率提高了不少,饶是如此,这一过程也花了他整整一个月的时间。

接着,他又设计了直流发电机。感应发电机转子是短路绕组,励磁是在定子侧,而同步发电机定子需要直流励磁,励磁和无功的调节性远好于感应发电机,但也导致必须外界励磁装置。同步发电机的励磁系统有三种:直流励磁机、交流励磁机、旋转整流器。本时空还不能生产功率整流二极管,赵荣寿也只好设计最落后的直流发电机励磁了。直流发电机的设计又花费了他一个月的时间,还多少引起了负责物资的乔淡客的不满:这笔追加投资之前并没有在财务和物资的预算之内,电气口的首长一门心思放在主发电机上,其他首长对电机又缺乏足够的了解。

整套的发电机图纸有50多张,赵荣寿终于无法再拒绝旧时空科技了-----纯粹依靠手工画图板,复杂的零件和部件装配图一张就足以画上一两天,对于大型发电机这并不是危言耸听,一套图纸足够他忙活两个多月了,即便用上CAD,当然,是盗版的,画完整套图纸也花去了一个多月的时间,接下来就该轮到机械加工的人抓狂了。至于他本人,自然是要参与加工制造的,但是机械加工并不是他所擅长的,当年的金工实习小锤子他不过是将将及格而已,还干出过画错线、装反锯条、钻头下压过猛拔不出来等一系列让老师啼笑皆非的事情,于是乎动手能力超强的几位电气口其他首长就无辜的被轮流“抓壮丁”了。

机械口的首长们就更加无人幸免了,由于第一台“自主研制”的发电机意义重大,所有的机械加工都由首长亲自负责,没有归化民参加。

定子用冲片叠压而成,冲片形状引起了机械口首长的疑问,冲片上除了48各槽外,还有不完全对称的燕尾槽和孔,而且冲片也有两种不同的形状,需要单独开模具。面对疑问,电气口的首长们也只好耐心的解释。冲片上的孔是为了穿入螺栓后用螺母将定子铁芯压紧防止胀开。定子铁芯常用的压紧方式有三种,螺纹、焊接和扣片,本时空焊接被首先排除,而对于较长的铁芯,临高目前生产的钢材强度做扣片强度可能不足,所以最后选择了用螺栓螺母压紧的方法。冲片上的燕尾槽是为了和机壳相配合,保证可靠连接,而燕尾槽之所以不完全对称,是保证叠片时所有冲片都按照同一方向叠片,由于冲片上的毛刺集中在冲压的一侧,叠片时按照同一方向可以减少毛刺的影响。而冲片之所以有两种形状,是为了构成电机内部风道,提高散热效果。为了完成叠片,机械的首长们还制作了铁质的模具,然后小心翼翼的一片一片的将冲片放下去,所有冲片叠完后用压力机压紧,然后穿上螺栓,用螺母固定,这样就完成了定子铁芯。

转轴和转子铁芯则用整块的钢材用车床和车外圆后铣床铣出转子槽。在旧时空,整圆转子使用高强度的合金钢制作的,但本时空还没有冶炼特殊合金钢的能力,只能用普通钢代替了,索性由于转速不算高,转子表面线速度还远低于许用强度。当然,一切只是说着简单罢了,实际上,这个大家伙是水平最高的展首长用大口径机床一点点的加工出来的,为了保证一次成功,每次进给量不大,用了半个月的时间才加工完成。

电机的基座和端盖都是采用先铸后车的方法加工完成的。在机械加工的同时,另一组人也在紧张忙碌着,他们在蓖麻油中掺入不同量的石英砂浸泡细棉布,反复测试不同配比和浸渍时间的棉布的介电强度,在机械加工完成的同时,也最终确定了棉布绝缘层的处理工艺。之后,所有人一起动手,给定转子要用的上千米的粗铜线表面包上浸油的棉布。包好棉布的铜线又在木质的绕线模上一圈一圈缠成绕组。

所有这些完成后,下一道工序就是最复杂最精细的嵌线了。这一道工序在旧时空都是由最有经验的工人完成的,在三大电机厂里都是绝对保密的,甚至赵荣寿自己都没有亲眼见过,其他几位首长虽然有手工嵌线的经验,但这么长的线圈却也是第一回。

在记忆里,小的散绕绕组是工人用钎子和小锤子一点点敲进槽内和整形的,但旧时空电机早已经是真空绝缘浸渍了,是嵌线后整个定子浸泡在绝缘溶液里,生成的绝缘层十分均匀。穿越时倒确实带了一台绝缘浸渍机,但型号不够大,更何况现在也没有氮气保护,也没有石油基溶剂,基本就是个摆设,主要是为了若干年后仿制的。嵌线难倒了一众首长,最后还是苏谦益自告奋勇的尝试,极其谨慎的一根一根将裹好棉布的铜线依次下进槽内。线圈是多根并绕的,每个又有十几匝,所以每一个线圈需要放进槽里的铜线足有60多根。定转子一共60多个槽,嵌线这一工序又是耗费了一周的时间。索性槽满率设计不高,旧时空电机槽满率一般都在70%左右,外国高水平电机甚至可以超过80%,而当下电机设计槽满率不过60%,也算是一种先见之明。

最终,经过了大半年的时间,发电机、励磁机、变压器全部加工完成,所有部件运到了发电厂房等待最后的装配。励磁机选择是并励,已经预先通过电保证磁路中有剩磁。整个发电机系统从前到后依次为蒸汽机、励磁机、发电机。装配中最难的是使三者轴的中心对齐,俗称“对心”。旧时空大电机对心是有专门的精密仪器仪表的,不过,有经验的老师傅只靠经验也可以对的很好:在两侧联轴节上各绑上一根铁丝,铁丝前部销尖,选择轴,通过铁丝之间的相对位置的变化就可以确定偏差的大小和方向。不过这种原始的方法对大电机却是不行,因为人力不足以转动成吨重的大家伙,所以赵荣寿虽然对旧时空老师傅的手艺充满了尊敬、羡慕与怀念,还是不得不从库房申请了水平仪、千分表等一大堆管控使用的仪器仪表。众位首长又折腾了一整天,从天蒙蒙亮一直干到发黑,才算是都对好,外围围观执委和首长只好悻悻而归了-----他们本来是准备参加剪彩仪式的,现在只能推迟到明天了。本来电气口的首长们还打算多推迟几天,好将系统并网调试一下,不过并网和切除着实复杂,以本时空电力系统的强壮程度,还不能保证100%不出问题。

第二日一早,在剪彩过后,电气口的几人又忙碌开了。同步发电机并网有三个条件:相序一致、频率一致且激磁电势和电网电压大小相等,相位相同。发电机与电网同步的调整过程称为整步,有自整步法和精确整步法。自整步发在相序一致的情况下将励磁绕组通过适当的电阻短接;用原动机把发电机拖动到接近同步速在没有接通励磁电流的情况下将发电机接入电网;再接通励磁并调节励磁强弱,依靠定子磁场和转子磁场之间的电磁转矩将转子拉入同步转速。自整步法操作简单,方便快捷;但合闸时有冲击电流,因而被否决了最后采用的是精确整步法。为此还特意申请了三只灯泡。将三只灯泡直接跨接于电网与发电机的对应相之间,通过调节发电机励磁电流的大小使得电压相等;电压调整好后,如果相序一致,灯光应表现为明暗交替,如果灯光不是明暗交替,则说明相序不一致,这时应调整发电机的出线相序或电网的引线相序,严格保证相序一致;通过调节发电机的转速改变的频率,直到灯光明暗交替十分缓慢时,说明和的频率已十分接近,这时等待灯光完全变暗的瞬间到来,即可合闸。几位电气的首长们虽然知道原理,但毕竟没有人实际做过,只能慢慢调整了。耐心的调整了几个小时后,三只灯泡一点点暗了下去,最后,终于同时熄灭了。

几位电力的人最后决定通过抓阄的方式决定推闸人选,穿越众自主研发的第一套发电机组成功投入运行,赵荣寿此时却在一边抑郁:“为什么换了一个时空,好事还是轮不到我呢?”

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