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文檔簡介
1、1定子定子 2凸極式轉子凸極式轉子 氣隙不均勻,極弧氣隙不均勻,極弧底下氣隙較小,極間部底下氣隙較小,極間部分較大。分較大。凸極式電機結構特點凸極式電機結構特點2022-3-152 轉子上沒有凸出轉子上沒有凸出的磁極,氣隙均勻,的磁極,氣隙均勻,轉子呈圓柱形。轉子呈圓柱形。1定子定子 3隱極式轉子隱極式轉子隱極式電機結構特點隱極式電機結構特點2022-3-153l電源頻率固定電源頻率固定 轉子結構與轉速有關轉子結構與轉速有關 火電廠和核電站的汽輪機拖動的發(fā)電機,轉速高,轉子宜作成細而長的隱極式,這種發(fā)電機通常稱為汽輪發(fā)電機。 核電站用的汽輪發(fā)電機在構造上與常規(guī)火電站用的大同小異,所不同的是由于
2、蒸汽壓力和溫度都較低,所以同等功率機組的汽輪機體積比常規(guī)火電站的大。 水輪機拖動的發(fā)電機,轉速低,因而要求有較多的磁極,轉子宜作成短而胖的凸極式。 凸極式和隱極式電機應用場合凸極式和隱極式電機應用場合2022-3-154pfn60火電廠火電廠(heat-engine plant)的生產現(xiàn)場的生產現(xiàn)場汽輪發(fā)電機結構汽輪發(fā)電機結構2022-3-1552022-3-156l 用途:多用于汽輪發(fā)電機,一般為兩極,轉速為用途:多用于汽輪發(fā)電機,一般為兩極,轉速為3000r/min。一般汽輪發(fā)電機轉子長度一般汽輪發(fā)電機轉子長度L和定子內徑和定子內徑D之比為之比為2-6.5。2022-3-1571、定子鐵心
3、 2、定子繞組 3、機座 4、端蓋 5、轉子鐵芯 6、轉子繞組(勵磁繞組) 7、阻尼繞組 8、護環(huán)和中心環(huán) 9、集電環(huán) 10、風扇汽輪發(fā)電機結構汽輪發(fā)電機結構2022-3-158汽輪發(fā)電機結構汽輪發(fā)電機結構 定子外徑較小時,采用圓形沖片,外定子外徑較小時,采用圓形沖片,外徑大于徑大于1m 1m 時,采用扇形沖片,目的是時,采用扇形沖片,目的是減少漏磁,防止渦流引起過熱。減少漏磁,防止渦流引起過熱。定子鐵心兩端用非磁性材料壓板將其定子鐵心兩端用非磁性材料壓板將其壓緊,將整個鐵心固定壓緊,將整個鐵心固定在定子機座上。在定子機座上。沿定子鐵心內圓表面的槽內放置三相沿定子鐵心內圓表面的槽內放置三相定子
4、繞組。定子繞組。(1)定子鐵心2022-3-159作用:?構成電機磁回路和固定定子繞組組成:?為減少鐵芯損耗,由為減少鐵芯損耗,由0.35mm0.35mm、0.5mm0.5mm硅鋼片疊成。各段硅鋼片疊成。各段疊片間有寬約疊片間有寬約10mm10mm的通風槽,以改善定子鐵心散熱。的通風槽,以改善定子鐵心散熱。 (1)定子鐵心2022-3-15(2)定子繞組(電樞繞組)作用:?汽輪發(fā)電機結構汽輪發(fā)電機結構2022-3-1511產生對稱的三相交流電動勢,向負載輸出三相交流電流,實現(xiàn)機電能量的轉換定子繞組由多個線圈組成,每個線圈用多股絕緣銅導線繞制定子繞組由多個線圈組成,每個線圈用多股絕緣銅導線繞制而
5、成。大型發(fā)電機由于尺寸大,定子線圈作成半匝式,為冷而成。大型發(fā)電機由于尺寸大,定子線圈作成半匝式,為冷卻需要,采用空心與實心導線組合的方式構成。卻需要,采用空心與實心導線組合的方式構成。.機座內部有冷卻風道。汽輪發(fā)電機機座一般采用鋼板焊接而成。對機座的要求,除了使安裝、運輸方便外,還需要有足夠的強度和剛度。正常和故障時能承受可能發(fā)生的最大應力,保證不產生不允許的變形。汽輪發(fā)電機結構汽輪發(fā)電機結構2022-3-1512機座的作用機座的作用:?:?(3 3)機座)機座固定和支撐定子鐵心及定子繞組等部件,通過固定和支撐定子鐵心及定子繞組等部件,通過機座將整個定子安裝、固定在基礎上。機座將整個定子安裝
6、、固定在基礎上。 一般用鋼板焊接結構,也可采用灰鑄鐵或硅鋁合金鑄件,中等容量的電機端蓋也有采用玻璃鋼壓制的。 有足夠的剛度。 大型同步電機,由于端部漏磁通較大,所以固定端蓋的螺栓宜加以絕緣,以防止漏磁通引起的渦流流過螺栓而使其發(fā)熱。 (4)端蓋汽輪發(fā)電機結構汽輪發(fā)電機結構2022-3-1513端蓋的作用端蓋的作用:?:?保護定子和轉子的端部,使電機內形成一個與保護定子和轉子的端部,使電機內形成一個與外界隔絕的風路系統(tǒng)。外界隔絕的風路系統(tǒng)。汽輪發(fā)電機結構汽輪發(fā)電機結構l轉子組成轉子組成轉子鐵芯勵磁繞組阻尼繞組護環(huán)和中心環(huán)集電環(huán)風扇l 功能:傳遞原動機供給的機械能、支撐旋轉的勵磁線圈、功能:傳遞原
7、動機供給的機械能、支撐旋轉的勵磁線圈、形成良好的磁通路徑和轉子散熱通道,因此對轉子結構、形成良好的磁通路徑和轉子散熱通道,因此對轉子結構、材料和加工工藝要求較高。材料和加工工藝要求較高。2022-3-1514轉子繞組的通風口轉子繞組的通風口 護環(huán)護環(huán) 中心環(huán)中心環(huán) 風扇風扇 汽輪發(fā)電機轉子外形汽輪發(fā)電機轉子外形 2022-3-1515 一般采用優(yōu)質合金鋼鍛制,鐵心上開有兩組對稱的槽,槽與槽之間的部分稱為齒,有兩個齒特別寬稱為大齒,其余的叫小齒。小齒嵌放勵磁線圈,大齒形成磁極。 大型電機為了加強轉子表面冷卻,大齒區(qū)也開有一些較小的槽并不安放線圈,只作通風用,這種槽稱為通風槽。 汽輪發(fā)電機結構汽輪
8、發(fā)電機結構2022-3-1516(5)轉子鐵心作用:?既有良好導磁性能,又有足夠機械強度和剛度,構成電機的主磁極 。轉子鐵心轉子鐵心 2022-3-1517大型兩極汽輪發(fā)電機轉子,當長度與直徑的比值較大時,為了減小振動的影響,常在大齒部分沿軸向每隔一定距離開有徑向月牙槽,使大齒方向與小齒方向的剛度盡可能接近。有的電機在大齒開有槽,內裝阻尼繞組,阻尼繞組構成自行短接的半鼠籠結構,用來改善發(fā)電機的穩(wěn)定運行。 (5 5)轉子鐵心)轉子鐵心汽輪發(fā)電機結構汽輪發(fā)電機結構2022-3-1518轉子鐵心結構轉子鐵心結構 2022-3-1519(6)勵磁繞組汽輪發(fā)電機結構汽輪發(fā)電機結構由矩形絕緣扁銅線繞成同心
9、式線圈,兩線圈邊分別放在大齒兩側所開的槽內,所有線圈串聯(lián)。勵磁繞組各線圈匝間有絕緣,對地也有 絕緣。2022-3-1520作用:?作用:?構成電機直流回路,通過電刷與外電路連接。2022-3-1521汽輪發(fā)電機結構汽輪發(fā)電機結構由放在槽楔下的銅條和轉子兩端銅環(huán)焊接成閉合回路。(7)阻尼繞組(一種短路繞組,大型電機有。)2022-3-1522作用:?作用:?在同步發(fā)電機短路或不對稱運行時,利用其感應電流來削弱負序旋轉磁場作用;發(fā)電機振蕩時起阻尼作用,使振蕩衰減。組成:?汽輪發(fā)電機轉子繞組的端部在高速旋轉中將承受巨大的離心力,并在通過勵磁電流時產生熱膨脹,造成徑向和軸向位移為了避免因護環(huán)偏心引起的
10、振動以及不對稱運行或異步運行時因轉子表面感應電流引起配合面上的電灼傷,要求護環(huán)與轉子本體、護環(huán)與中心環(huán)之間有較緊密的配合。 汽輪發(fā)電機結構汽輪發(fā)電機結構2022-3-1523(8 8)護環(huán)和中心環(huán))護環(huán)和中心環(huán)護環(huán)作用:?護環(huán)作用:?中心環(huán)作用:?中心環(huán)作用:?用來套在轉子繞組瑞部外面,防止徑向位移用來套在轉子繞組瑞部外面,防止徑向位移用來阻止軸向位移用來阻止軸向位移。發(fā)電機轉子裝配發(fā)電機轉子裝配2022-3-1524.滑環(huán)又稱集電環(huán),一般用耐磨的鍛鋼制成,表面進行硬度處理,加工完的滑環(huán)表面要求光潔。 汽輪發(fā)電機一般采用石墨或電化石墨電刷。 電刷放在刷盒內,刷盒內有彈簧給電刷一個均勻的壓力,
11、以防止電刷正運行時發(fā)生振動,使其與滑環(huán)間保持有良好的滑動接觸。汽輪發(fā)電機結構汽輪發(fā)電機結構2022-3-1525(9 9)集電環(huán))集電環(huán)滑環(huán)與電刷作用:?將直流電引入到轉動的勵磁繞組。(1010)風扇)風扇風扇作用:電機內部通風冷卻一般裝在轉子兩瑞,當發(fā)電機運行時,風扇隨轉子而轉動,使冷卻氣體流過線圈和鐵心,帶走熱量。 發(fā)電機總裝發(fā)電機總裝2022-3-1527l 用途:多用于水輪發(fā)電機。用途:多用于水輪發(fā)電機。容量一定,電機長度轉子直徑水輪機轉速 一般水輪發(fā)電機轉子長度一般水輪發(fā)電機轉子長度L和定子內徑和定子內徑D之比為之比為0.125-0.07。2022-3-1528 水輪發(fā)電機水輪發(fā)電機
12、(hydro-generator)的主要結構型的主要結構型式有式有臥式、立式和燈泡貫流式臥式、立式和燈泡貫流式。 通常小容量水輪發(fā)電機多采用臥式結構,通常小容量水輪發(fā)電機多采用臥式結構,中等容量水輪發(fā)電機采用立式或臥式結構,中等容量水輪發(fā)電機采用立式或臥式結構,而大容量水輪發(fā)電機則廣泛采用立式結構。而大容量水輪發(fā)電機則廣泛采用立式結構。 水輪發(fā)電機結構水輪發(fā)電機結構2022-3-1529(a)立式水輪發(fā)電機)立式水輪發(fā)電機 (b)臥式水輪發(fā)電機臥式水輪發(fā)電機 (c) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機燈泡貫流式水輪發(fā)電機 水輪發(fā)電機的三種結構形式水輪發(fā)電機的三種結構形式 2022-3-1530 立式水輪發(fā)電
13、機分為:懸吊式和傘式。發(fā)電機推力立式水輪發(fā)電機分為:懸吊式和傘式。發(fā)電機推力軸承位于轉子上部的統(tǒng)稱為軸承位于轉子上部的統(tǒng)稱為懸吊式懸吊式,位于轉子下部,位于轉子下部的統(tǒng)稱為的統(tǒng)稱為傘式傘式。 水輪發(fā)電機的結構型式對電站主廠房高度、起重機水輪發(fā)電機的結構型式對電站主廠房高度、起重機容量、機組本身技術經(jīng)濟指標、運行穩(wěn)定性以及檢容量、機組本身技術經(jīng)濟指標、運行穩(wěn)定性以及檢修等方面都有直接影響,必須立足全局,對各種因修等方面都有直接影響,必須立足全局,對各種因素加以綜合考慮后作出判斷。素加以綜合考慮后作出判斷。 一般低速大容量水輪發(fā)電機采用傘式,因為傘式機一般低速大容量水輪發(fā)電機采用傘式,因為傘式機組
14、總高度比懸吊式低,可降低電站主廠房高度和減組總高度比懸吊式低,可降低電站主廠房高度和減輕機組重量。輕機組重量。 水輪發(fā)電機結構水輪發(fā)電機結構2022-3-1531 傘式機組推力軸承直徑較大,軸承損耗比懸吊式大。傘式機組推力軸承直徑較大,軸承損耗比懸吊式大。 懸吊式機組適用于中、高速機組,優(yōu)點是:機組徑懸吊式機組適用于中、高速機組,優(yōu)點是:機組徑向機械穩(wěn)定性較好、軸承損耗較小和維護檢修方便。向機械穩(wěn)定性較好、軸承損耗較小和維護檢修方便。 水輪發(fā)電機起動和投入并聯(lián)所需時間較短,運行調水輪發(fā)電機起動和投入并聯(lián)所需時間較短,運行調度較靈活,電力系統(tǒng)中,除可用來擔負基本負載外,度較靈活,電力系統(tǒng)中,除可
15、用來擔負基本負載外,還常用作調峰或作調相運行。還常用作調峰或作調相運行。 一般采用空氣冷卻,容量相當大的發(fā)電機才考慮采一般采用空氣冷卻,容量相當大的發(fā)電機才考慮采用水內冷卻方式。用水內冷卻方式。 水輪發(fā)電機結構水輪發(fā)電機結構2022-3-1532 定子鐵心:定子鐵心:扇形硅鋼片疊成。鐵心在疊裝過程中將扇形硅鋼片疊成。鐵心在疊裝過程中將每層扇形片間接縫錯開。厚度每層扇形片間接縫錯開。厚度3060mm留出一冷卻留出一冷卻風道。鐵心固定在機座內圓支持筋上,機座外殼與風道。鐵心固定在機座內圓支持筋上,機座外殼與鐵心外圓之間留有通風道。鐵心內圓均勻分布有槽,鐵心外圓之間留有通風道。鐵心內圓均勻分布有槽,
16、槽內放置定子繞組。槽內放置定子繞組。 定子繞組:定子繞組:水輪發(fā)電機極數(shù)較多,每極每相槽數(shù)較水輪發(fā)電機極數(shù)較多,每極每相槽數(shù)較小,為了改替電動勢波形,廣泛采用小,為了改替電動勢波形,廣泛采用分數(shù)槽繞組分數(shù)槽繞組。對于大容量的水輪發(fā)電機,為節(jié)省極間連接線一對于大容量的水輪發(fā)電機,為節(jié)省極間連接線一般采用單匝波繞組,因此上、下層導線可用兩根線般采用單匝波繞組,因此上、下層導線可用兩根線棒分別制造,嵌線后再連接起來。棒分別制造,嵌線后再連接起來。 1.定子定子水輪發(fā)電機結構水輪發(fā)電機結構2022-3-15332.轉子轉子水輪發(fā)電機結構水輪發(fā)電機結構大中型采用空心,高強度鋼鍛造而成。大中型采用空心,高
17、強度鋼鍛造而成。u轉軸轉軸1-1.5mm1-1.5mm鋼板沖片疊成。鋼板沖片疊成。u磁極磁極采用絕緣扁銅線繞制,套裝在極上。采用絕緣扁銅線繞制,套裝在極上。u勵磁繞組勵磁繞組2022-3-15342.轉子轉子水輪發(fā)電機結構水輪發(fā)電機結構 裝在極靴部位,減少并聯(lián)運行時轉子振蕩的振幅,裝在極靴部位,減少并聯(lián)運行時轉子振蕩的振幅,中小容量電機磁極鐵心是整體的,一般無阻尼繞組。中小容量電機磁極鐵心是整體的,一般無阻尼繞組。u阻尼繞組阻尼繞組 磁軛是磁路的一部分,磁極固定在其圓柱表面,磁磁軛是磁路的一部分,磁極固定在其圓柱表面,磁軛和轉子間用支架支撐。軛和轉子間用支架支撐。u磁軛與支架磁軛與支架2022
18、-3-15352.轉子轉子水輪發(fā)電機結構水輪發(fā)電機結構l導軸承:約束軸線位移和防止軸擺動,承受徑導軸承:約束軸線位移和防止軸擺動,承受徑向力。向力。l推力軸承:承受轉動部分全部重量及軸向水推推力軸承:承受轉動部分全部重量及軸向水推力,水輪機關鍵部件。力,水輪機關鍵部件。u 軸承軸承2022-3-1536 大型同步發(fā)電機的基本系統(tǒng)大型同步發(fā)電機的基本系統(tǒng) 一一. 同步發(fā)電機的絕緣與冷卻同步發(fā)電機的絕緣與冷卻 發(fā)電機運行時,由于繞組中的電流和磁路中交變的發(fā)電機運行時,由于繞組中的電流和磁路中交變的磁場會產生熱量使發(fā)電機發(fā)熱,溫度升高,隨著發(fā)磁場會產生熱量使發(fā)電機發(fā)熱,溫度升高,隨著發(fā)電機單機容量的
19、增加,溫升也越來越高。由于鐵心電機單機容量的增加,溫升也越來越高。由于鐵心沖片的絕緣和線圈絕緣允許溫度的限制,因此發(fā)電沖片的絕緣和線圈絕緣允許溫度的限制,因此發(fā)電機必須加以冷卻。機必須加以冷卻。 2022-3-1537u定子繞組和轉子繞組絕緣定子繞組和轉子繞組絕緣(1)定子繞組絕緣)定子繞組絕緣 匝間、層間、對地匝間、層間、對地(槽絕緣槽絕緣)及連接線和引出線的絕及連接線和引出線的絕緣。緣。l匝間絕緣:根據(jù)不同電壓等級,采用聚酯漆包雙玻匝間絕緣:根據(jù)不同電壓等級,采用聚酯漆包雙玻璃絲包線或聚酰亞胺薄膜包雙玻璃絲包線。璃絲包線或聚酰亞胺薄膜包雙玻璃絲包線。l層間絕緣:用玻璃布板做成的層間墊條來實
20、現(xiàn)。層間絕緣:用玻璃布板做成的層間墊條來實現(xiàn)。l對地絕緣和連接線及引出線絕緣:采用環(huán)氧玻璃粉對地絕緣和連接線及引出線絕緣:采用環(huán)氧玻璃粉云母多膠帶。云母多膠帶。1 1同步發(fā)電機的絕緣系統(tǒng)同步發(fā)電機的絕緣系統(tǒng)2022-3-1538(2)轉子繞組絕緣)轉子繞組絕緣 主要有匝間絕緣、對地絕緣和引出線絕緣。主要有匝間絕緣、對地絕緣和引出線絕緣。l 匝間絕緣:導線本身的雙玻璃絲包線或環(huán)氧玻璃坯匝間絕緣:導線本身的雙玻璃絲包線或環(huán)氧玻璃坯布。布。l 對地絕緣:用環(huán)氧玻璃坯布和醇酸云母板構成。對地絕緣:用環(huán)氧玻璃坯布和醇酸云母板構成。l 引出線絕緣:常用黃玻璃漆布管。引出線絕緣:常用黃玻璃漆布管。 u定子繞
21、組和轉子繞組絕緣定子繞組和轉子繞組絕緣1 1同步發(fā)電機的絕緣系統(tǒng)同步發(fā)電機的絕緣系統(tǒng)2022-3-1539以以B級絕緣為例:級絕緣為例:l定子繞組溫升限度為定子繞組溫升限度為80C ,電阻法測量。,電阻法測量。l勵磁繞組溫升限度為勵磁繞組溫升限度為80C,電阻法測量。,電阻法測量。l鐵心溫度限度為鐵心溫度限度為80C,溫度計法測量。,溫度計法測量。l集電環(huán)溫升限度為集電環(huán)溫升限度為80C,溫度計法測量。,溫度計法測量。 2 2同步發(fā)電機的溫升要求同步發(fā)電機的溫升要求2022-3-1540u300MW水氫氫機組水氫氫機組水系統(tǒng)水系統(tǒng)l定子繞組導線:空心和定子繞組導線:空心和實心導線的組合形式。實心導線的組合形式。l冷卻水進入發(fā)電機勵端冷卻水進入發(fā)電機勵端的的匯水總管匯水總管,經(jīng)定子繞組,經(jīng)定子繞組空心導線,冷卻定子繞組,空心導線,冷卻定子繞組,然后,從汽端匯水總管流然后,從汽端匯水總管流出,經(jīng)水箱、水泵、水冷出,經(jīng)水箱、水泵、水冷器、過濾器重新回到發(fā)電器、過濾器重新回到發(fā)電機勵端的匯水總管。機勵端的匯水總管。3.3.同步發(fā)電機的冷卻系統(tǒng)同步發(fā)電機的
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