技能培訓(xùn)資料：透平發(fā)電機(jī)

透平發(fā)電機(jī)有旋轉(zhuǎn)和靜止兩部分，都嵌有由很多按一定方式排列連接的線圈組成的繞組。一般是在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組通人直流電流，在轉(zhuǎn)子外周產(chǎn)生接近正弦分布的勵(lì)磁磁場(chǎng)，它的大部分磁通穿過(guò)氣隙與靜止的定子電樞繞組相交鏈。當(dāng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子以一定速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，在定子電樞繞組內(nèi)就感應(yīng)出基本上按時(shí)間的正弦函數(shù)變化的交流電動(dòng)勢(shì)。定子繞組的線圈分三個(gè)相帶排列，一個(gè)線圈代表一個(gè)相帶；每個(gè)相帶的匝數(shù)相等，三個(gè)相帶在每對(duì)磁極空間的位置彼此相差120。，所以感應(yīng)出大小相等的三相交流電動(dòng)勢(shì)。在時(shí)間上相位也各相差120。。定子繞組的出線端接通三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載以后，定子繞組內(nèi)就產(chǎn)生彼此相位相差120。的三相電流。這三相電流也產(chǎn)生一種磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，此磁場(chǎng)改變了原來(lái)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)所產(chǎn)生的氣隙磁通，使轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流需要增加(電感性負(fù)載電流)或減少(電容性負(fù)載電流)，以維持定子繞組輸出端的額定電壓。同時(shí)電樞電流與氣隙磁通相作用所產(chǎn)生的電磁力和電磁力矩，對(duì)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)起制動(dòng)作用。原動(dòng)機(jī)需要增加機(jī)械轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速維持在額定頻率的同步轉(zhuǎn)速。這樣就將機(jī)械能通過(guò)電磁作用轉(zhuǎn)變成電能。透平發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子兩大部分組成。轉(zhuǎn)子通常為隱極式，由軸伸及具有下線槽的細(xì)長(zhǎng)圓柱形本體段、勵(lì)磁繞組、槽楔、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、風(fēng)扇等組成。勵(lì)磁繞組嵌放在轉(zhuǎn)子本體段的槽內(nèi)?？諝饣驓錃馔饫涞睦@組導(dǎo)線用扁銅線組成；氫內(nèi)冷的繞組直線部分有的用扁銅線，中央銑有長(zhǎng)方形孔，或在兩側(cè)銑出凹口作通風(fēng)道；有的用凹形銅線，并在軸中央段鉆有徑向孔形成通風(fēng)通道。氫內(nèi)冷的繞組端部多用凹形銅線形成通風(fēng)道，并在側(cè)面鉆有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，形成通風(fēng)通道?？諆?nèi)冷的繞組有的采用空心扁銅線的通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)。水內(nèi)冷繞組則采用空心銅線。勵(lì)磁繞組嵌人槽內(nèi)后。打入槽楔，將繞組緊固在槽內(nèi)。勵(lì)磁繞組的端部靠護(hù)環(huán)保護(hù)，護(hù)環(huán)一端熱套緊固在轉(zhuǎn)子本體上，另一端固定在中心環(huán)上。轉(zhuǎn)子本體和軸是一整體鍛件，多用高強(qiáng)度和高導(dǎo)磁率的Cr—Ni—Mo—V合金鋼鍛壓而成。轉(zhuǎn)子本體圓周上大約有2//3左右開(kāi)有若干軸向槽，勵(lì)磁繞組就嵌入這些槽內(nèi)。轉(zhuǎn)軸兩端裝有風(fēng)扇，使冷卻用的空氣或氫氣在機(jī)內(nèi)循環(huán)。軸伸部分由軸承支承，軸兩端分別與汽輪機(jī)(或燃?xì)廨啓C(jī))和勵(lì)磁機(jī)相連接。定子由電樞繞組、鐵芯以及機(jī)座和端蓋等組成。電樞繞組嵌放在定子鐵芯的槽內(nèi)，每相繞組由若干線圈串聯(lián)而成，每個(gè)線圈通常由兩根嵌入鐵芯槽內(nèi)的線棒在端部焊接而成。線棒的導(dǎo)線由多股絕緣扁銅線組成。水內(nèi)冷的線棒除絕緣扁銅線外還有空心銅線，而氫內(nèi)冷的線棒除絕緣扁銅線外還有空心反磁鋼管。線棒的主絕緣多采用環(huán)氧樹(shù)脂粉云母帶。定子鐵芯呈圓筒狀，由高導(dǎo)磁率、低損耗的硅鋼片疊裝而成，固定在機(jī)座的內(nèi)圈。鐵芯內(nèi)圓周開(kāi)有均勻分布的槽，是硅鋼片疊裝前沖出的。電樞繞組嵌進(jìn)槽內(nèi)，并用槽楔固定。有的鐵芯沿軸向分段，段間由隔片組成徑向通風(fēng)道；有的采用軸向通風(fēng)。整個(gè)鐵芯兩端用齒壓板和壓圈固定在機(jī)座內(nèi)圈的定位筋上，使鐵芯和機(jī)座聯(lián)成一個(gè)整體。機(jī)座外殼與鐵芯外圓周的空間內(nèi)有環(huán)形中隔板．是通風(fēng)回路的組成部分。機(jī)座兩端有端蓋封閉，構(gòu)成一個(gè)密封循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)。氫冷發(fā)電機(jī)采用端蓋軸承。發(fā)電機(jī)引出線的瓷套管安裝在靠勵(lì)磁機(jī)一端的機(jī)座下部。冷卻系統(tǒng)和勵(lì)磁系統(tǒng)是透平發(fā)電機(jī)必不可少的附屬系統(tǒng)．大部分設(shè)備部件都布置在發(fā)電機(jī)外。但空冷發(fā)電機(jī)的空氣冷卻器布置在機(jī)座內(nèi)或下部的封閉小室．而氫冷發(fā)電機(jī)的氫氣冷卻器通常布置在機(jī)座內(nèi)部。無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)整流器則安裝在轉(zhuǎn)子軸上，其他勵(lì)磁系統(tǒng)則在轉(zhuǎn)子軸上裝有集電環(huán)，且另裝有電刷及刷架。為了提高透乎發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流的能力，并避免次同步諧振時(shí)的負(fù)阻尼，有些制造廠在轉(zhuǎn)子槽楔下壓有阻尼條，阻尼條兩端接短路環(huán)，形成阻尼繞組。透平發(fā)電機(jī)按轉(zhuǎn)子磁極數(shù)分，有二極式和四極式兩種；按轉(zhuǎn)子軸數(shù)分，有單軸式和雙軸式兩種。二極式、四極式透平發(fā)電機(jī)，電力系統(tǒng)采用兩種工作頻率．即50Hz和60Hz。透平發(fā)電機(jī)最少有兩磁極，因此透平發(fā)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速是3000r/min或3600r/min，其轉(zhuǎn)子都是圓柱體(即隱極式轉(zhuǎn)予)。燃?xì)廨啓C(jī)和小容量的汽輪機(jī)大多具有更高的轉(zhuǎn)速，岡此要經(jīng)減速齒輪與發(fā)電機(jī)連接。制造技術(shù)發(fā)展中期，大容量的汽輪機(jī)有兩個(gè)軸系，各與一臺(tái)發(fā)電機(jī)相連接，其第二軸系的汽輪機(jī)由于末級(jí)葉片長(zhǎng)度的限制多采用半轉(zhuǎn)速，即1500r/min或1800r/min，相連接的發(fā)電機(jī)就要有四磁極，稱(chēng)為四極式發(fā)電機(jī)。核電廠的大容量汽輪機(jī)也多采用半轉(zhuǎn)速，其發(fā)電機(jī)也是四極式的。四極式發(fā)電機(jī)的離心力小，直徑可以大些．因此轉(zhuǎn)子軸和護(hù)環(huán)的材質(zhì)要求比較低，轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速比較高，動(dòng)平衡問(wèn)題比較容易解決；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，對(duì)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性有利；四極定子鐵芯振動(dòng)節(jié)點(diǎn)較多。不會(huì)產(chǎn)生倍頻振型，由于勵(lì)磁機(jī)匝數(shù)較少，轉(zhuǎn)子繞組容易冷卻；風(fēng)損、銅損和定子端部附加損耗比較低，效率較高。四極式發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)子的鍛造和加工要求較大規(guī)格的設(shè)備，新態(tài)電抗比較高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不利。單軸、雙軸透平發(fā)電機(jī)大容量的透平發(fā)電機(jī)組有分成兩個(gè)軸系的，稱(chēng)為雙軸透平發(fā)電機(jī)。兩軸系的發(fā)電機(jī)在出線端并聯(lián)連接作為一組發(fā)電機(jī)運(yùn)行，第二軸系的轉(zhuǎn)速大多數(shù)是半轉(zhuǎn)速，也有采用全轉(zhuǎn)速的。大多數(shù)透平發(fā)電機(jī)采用單軸系結(jié)構(gòu)，以節(jié)省制造和材料消耗量?；痣姀S的單軸二極式透平發(fā)電機(jī)單機(jī)容量最大的是1200MW，雙軸的雙機(jī)總?cè)萘孔畲蟮氖?300MW，核電廠單軸四極式透平發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量最大已達(dá)1500MW（1650MV·A）。透平發(fā)電機(jī)采用的冷卻介質(zhì)和冷卻方法的組合。以何種冷