大型發(fā)電機結構及特點

大型發(fā)電機結構及特點摘要：介紹發(fā)電機的工作原理，主要介紹了大型發(fā)電機的組成部件，主要有定子、轉子、發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機冷卻方式和發(fā)電機的主接線。另外還介紹了發(fā)電機的主接線一些知識。關鍵詞：大型發(fā)電機結構技術參數(shù)一、發(fā)電機概述發(fā)電機是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉換為電能。發(fā)電機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，國防，科技及日常生活中有廣泛的用途。發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構造的一般原則是：用適當?shù)膶Т藕蛯щ姴牧蠘嫵苫ハ噙M行電磁感應的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達到能量轉換的目的。發(fā)電機可分為直流發(fā)電機和交流發(fā)電機，交流發(fā)電機又可分為同步發(fā)電機和異步發(fā)電機(很少采用)，還可分為單相發(fā)電機與三相發(fā)電機。發(fā)電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結構件組成。轉子由轉子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風扇及轉軸等部件組成。二、發(fā)電機的工作原理按照電磁感應定律，導線切割磁力線感應出電動勢，這是發(fā)電機的基本工作原理。圖1為同步發(fā)電機的工作原理圖。發(fā)電機轉子與汽輪機轉子為同軸連接，當蒸汽推動汽輪機高速旋轉時，發(fā)電機轉子隨著轉動。發(fā)電機轉子繞組內通入直流電源后，便建立了一個磁場，這個磁場有一對主磁極，它隨著汽輪機發(fā)電機轉子旋轉。磁通自轉子的一個極（N級）出來，經(jīng)過空氣隙、定子鐵芯、空氣隙，進入轉子另一個極（S極）構成回路。圖1同步發(fā)電機工作原理圖2發(fā)電機出線的接線發(fā)電機轉子具有一對磁極，轉子旋轉一周，定子繞組中感應電動勢正好交變一次（假如發(fā)電機轉子為P對磁極是，轉子旋轉一周，定子繞組中感應電動勢交變P次）。當汽輪機以每分鐘3000轉旋轉時，發(fā)電機轉子每秒鐘要旋轉50周，磁極也要變化50次，那么在發(fā)電機定子繞組內感應電動勢也變化50次。這樣，發(fā)電機轉子以每秒50周的恒速旋轉，在定子三相繞組內感應出相位不同的三相交變電動勢，即頻率為50Hz的三相交變電動勢。這時若將發(fā)電機定子三相繞組引出線的末端（即中心點）連在一起，繞組的首端引出線與用電設備相連，就會有電流流過，如圖2所示。三、發(fā)電機的結構圖3大型發(fā)電機基本結構目前我國熱力發(fā)電廠的發(fā)電機皆采用二極、轉速為3000r/m的臥式結構。如圖4所示，發(fā)電機最基本的組成部件是定子和轉子。圖4300MW汽輪發(fā)電機組側視圖1-發(fā)電機主體；2-主勵磁機；3-永磁副勵磁機；4-氣體冷卻器；5-勵磁機軸承；6-碳刷架隔音罩；7-電機端蓋；8-連接汽輪機背靠輪；9-電機接線盒；10-電路互感器；11-引出線；12測溫引線盒；13-基座 定子由鐵芯和定子繞組構成，固定在機殼（座）上，轉子由軸承支撐置于定子鐵芯中央，轉子繞組上通以勵磁電流。為監(jiān)視發(fā)電機定子繞組、鐵芯、軸承及冷卻器等各重要部位的運行溫度，在這些部位埋植了多只測溫元件，通過導線連接到溫度巡檢裝置，在運行中監(jiān)控，比通過微機進行現(xiàn)實和打印。圖5發(fā)電機定子外形圖圖6發(fā)電機轉子外形圖（一）定子發(fā)電機的定子有機座、定子鐵芯、定子繞組、端蓋等部件組成。1、定子鐵芯定子鐵芯是構成發(fā)電機磁路并固定定子繞組的重要部件，如圖7所示。為了減少鐵芯的磁滯和渦流損耗，現(xiàn)代大容量發(fā)電機定子鐵芯常常用磁導率高、損耗小、厚度為0.35~0.5mm的優(yōu)質冷軋硅鋼片疊裝而成。每層硅鋼片由數(shù)張扇形片拼成一個圓形，每張扇形片都涂了耐高溫的無極絕緣漆。定子鐵芯的疊裝結構與其通風散熱方式有關。大容量電機鐵芯的通風冷卻有四種方式：eq\o\ac(○,1)鐵芯軸向風段通風；eq\o\ac(○,2)鐵芯軸向分段徑向分區(qū)通風；eq\o\ac(○,3)鐵芯內軸向通風；eq\o\ac(○,4)鐵芯半軸向通風。 圖7定子鐵芯為了減少鐵芯端部漏磁和發(fā)熱，制造廠主要采取了下列措施：（1）把靠兩端的鐵芯段均采用階梯形結構，用逐步擴大氣隙以增大磁阻的辦法來減少軸向進入定子邊段鐵芯的漏磁通。（2）在鐵芯端部個階梯段的扇形疊片的小齒上開了1~2個寬為2~3mm的小槽，如圖8所示，以減少齒部的渦流損耗和發(fā)熱。（3）鐵芯端部的齒連接片及其外側的壓圈或連接片采用電阻系數(shù)低的非磁性鋼，利用其中渦流的反磁作用，以削弱進入端部鐵芯的漏磁通。圖8階梯鐵芯扇形片齒上開槽（4）壓圈外側加裝環(huán)形電屏蔽層，用導電率高的銅板或鋁板制成。因鐵芯端部采用階梯形后，壓圈出的漏磁會有所增多，利用電屏蔽層中的渦流就能有效阻止漏磁進去壓圈內內圓部分，以防壓圈局部出現(xiàn)高溫或過熱。（5）鐵芯壓緊不用整體壓圈而用分塊銅質連接片（鐵芯不但要定位筋，還要用穿心螺旋鎖死），這種連接片本身也起電屏蔽作用，分塊后亦可減少自身的發(fā)熱。有的還在分塊后連接片考鐵芯側再加電屏蔽層。（6）在壓圈和鐵芯齒連接片之間加裝磁屏蔽，用硅鋼片沖成武癡的扇形疊成，形成一個磁分路，能減少齒根和壓圈上的漏磁集中現(xiàn)象。（7）轉子繞組端部的護環(huán)采用非磁性的錳鉻合金制成，利用反磁作用，減小轉子端部漏磁對定子鐵芯端部的影響。（8）在冷卻系統(tǒng)中，加強對端部的冷卻。2、定子繞組（1）定子繞組結構 定子繞組嵌放在定子鐵芯內圓的定子槽中，分三相布置，互成120°電角度，以保證轉子旋轉時在三相定子繞組中產(chǎn)生互成120°相位角的電動勢。大容量發(fā)電機定子繞組和一般交流發(fā)電機定子繞組的共同點，都采用三相雙層短節(jié)距分布繞組，目的是為了改善感應電動勢的波形，即消除繞組的高次諧波電動勢，以獲得近似的正弦波電動勢。 定子繞組采用疊式繞組，每個繞組都是由兩根條形線棒各自做成半匝后，構成所謂單匝式結構，然后在端部線鼻處用對接或并頭套焊接結成一個整單匝式繞組。繞組按雙層單疊的方式構成的一個極相組。600MW發(fā)電機的定子繞組都采用單匝短距上層疊繞，三相接成雙星型（YY）。 繞組每匝繞組的端部（伸處鐵芯槽外部分）都向鐵芯的外側傾斜，按漸開的形式展開。端部繞組向外傾斜角為15°～30°左右，形式花籃，故稱籃型繞組，如圖5所示。 水內冷定子繞組線棒采用聚脂雙玻璃絲包絕緣實心扁銅線和空心裸銅線組合而成。一般由一根空心導線和2～4根實心絕緣變現(xiàn)變成一組，一根線棒由許多組構成，分成2～4排。國產(chǎn)600MW發(fā)電機定子線棒空心、實心導線的組合比為1：2，如圖9所示，為一種600MW水內冷定子線棒在定子槽中的斷面。圖9定子線棒斷面 為了平衡股間導線的阻抗，抑制趨表效應，減少直線及端部的橫向漏磁通在各股導體內產(chǎn)生環(huán)流級附加損耗，使每根子導線內電流均勻，線棒在槽內各股線（包括空心線）要進行換位。大容量的電機定子線棒（如國產(chǎn)600MW汽輪發(fā)電機）一般采用540°換位。（2）定子絕緣 定子繞組絕緣包括股間絕緣、排間絕緣、換位部位的加強絕緣和線棒的主絕緣。 主絕緣是指定子導體和鐵芯間的絕緣，亦稱對地絕緣或線棒絕緣。主絕緣是線棒各種絕緣中重要的一種絕緣，它是最易受到磨損、碰傷、老化和電腐蝕及化學腐蝕的部分。主絕緣在結構上可分為兩種：一種是烘卷式；另一種是連續(xù)式。大容量發(fā)電機都采用連續(xù)式絕緣?，F(xiàn)在國內外大容量發(fā)電定子繞組的絕緣材料，普遍采用以玻璃布為補強材料的、環(huán)氧樹脂為粘合劑或浸漬劑的粉云母帶，最高允許溫度在130℃。其優(yōu)點是耐潮性高、老化慢、電氣、機械及熱性能好，但耐磨和抗電腐蝕能力較差。 現(xiàn)今流行的大型電機絕緣是多膠環(huán)氧粉云母帶（含膠量為35.5%～36.5%），連續(xù)式液壓或烘壓成型。（3）定子繞組在槽內的固定發(fā)電機運行時，定子線棒的槽內部分受到各種交變電磁力的作用。上下層線棒之間的相互作用和定子鐵芯的影響所產(chǎn)生的徑向力起主要作用。短路時線棒上所受的電磁力可達每厘米幾千牛，線棒若不壓緊就會在槽內出現(xiàn)雙倍頻率（100Hz）的徑向振動。線棒電流與勵磁磁通的相互作用還會產(chǎn)生一個與轉子旋轉方向相同的切向力，使線棒壓向槽壁。如果出現(xiàn)振動，就會使線棒和槽壁發(fā)生摩擦。這不僅會使絕緣磨損，而且還會使絕緣產(chǎn)生積累變形，股線疲勞，導致繞組壽命降低。 不能使用金屬部件綁扎固定繞組的端部，因為：eq\o\ac(○,1)金屬結構部件中將感應渦流，這會產(chǎn)生附加損耗，可能會出現(xiàn)局部發(fā)熱點。eq\o\ac(○,2)金屬結構部件也會產(chǎn)生振動，會導致松動，使周圍的媒介物磨損。 因此，通常采用飛金屬支撐部件，如玻璃纖維模壓板。大的支撐托架用螺栓固定在鐵芯端壓板上。支撐托架給玻璃纖維錐形箍環(huán)提供支撐。繞組端線的振動必須受到限制，因其會使繞組銅導線產(chǎn)生疲勞裂紋。如果水內冷繞組導線發(fā)生疲勞裂紋，則氫氣將會泄漏到冷卻水系統(tǒng)，由此導致特別嚴重的后果。通過加速度計監(jiān)控因支撐松弛導致的繞組端接振動的增加。振動幅度在很大程度上取決于電流。一段運行之后產(chǎn)生的支撐松動，可以通過緊固螺栓、插入或緊固槽楔或在線棒導體之間的絕緣中充入熱固樹脂消除。3、機座與端蓋機座的作用主要是支撐和固定定子鐵芯和定子繞組，同時在結構上還要滿足電機的通風和密封要求。如果用端蓋軸承，它還要承受轉子的質量和電磁力矩。氫冷發(fā)電機的機座除了滿足上述一般發(fā)電機要外，還要能防止漏氫和承受氫氣的爆炸力。機座由高強度優(yōu)質鋼板焊接而成。機殼和定子鐵芯背部之間的空間是電機通風（氫氣）系統(tǒng)的一部分，它的結構隨通風系統(tǒng)的不同而異。對定子為軸向通風的系統(tǒng)，機殼與鐵芯背部之間的空間為簡單風道。對定子軸向分段、徑向通風冷卻的系統(tǒng)，常將機殼與鐵芯背部之間的空間沿軸向分隔成若干段，每段形成一個環(huán)形校風室，各小風室相互交替地為進（冷）風區(qū)和出（熱）風區(qū)。各進風區(qū)之間和各出風區(qū)之間分別用圓形或橢圓形鋼管連通，也有的講每個進風區(qū)都設有獨自的進風管道，以減小個進風區(qū)的壓力差。 圖10整體機座為了減少氫冷發(fā)電機通風阻力和縮短風道，冷卻氫氣的冷卻器常安裝在機座內的矩形框內。冷卻器一般為2~4組，其布置位置主要有立放在電機兩端的兩側、立放在電機中部的兩側、橫臥在電機上部兩側（背包式）三種型式。端蓋是電機密封的一個重要組成部分，為了安裝、檢修、拆裝方便，一般端蓋由水平分開的上下兩半構成，采用鋼板焊接結構或鋁合金鑄造而成，大容量的發(fā)電機常采用端蓋軸承，軸承裝在高強度的端蓋上。發(fā)電機的軸承與密封支座都安裝在都在裝在軸承上，這樣做可以縮短轉軸長度比具有良好的支撐剛度，由于軸承中心線距機座斷面較近，使得端蓋在支撐質量和承受機內氫壓是變心最小，以保證可靠的氣密性。端蓋與機座、出線盒和氫冷卻器外罩一起組成“耐爆”壓力容器。端蓋為厚鋼板拼焊而成，為氣密性焊縫，焊后進行焊縫的氣密性實驗和退貨處理，并要承受水壓試驗。上、下半端蓋的和縫面的密封及機座把合面的密封均為密封槽填充密封膠的結構。為了提高端蓋和縫面的剛度，端蓋和縫面采用雙排連接螺栓。4、定子出線和發(fā)電機出線盒定子出現(xiàn)導線桿是裝配在出現(xiàn)瓷套管內的，組成了出線瓷套端子。出線穿過轉載出線盒上的瓷套端子，將定子繞組出線映出機座外，并保證不漏氫漏水。出現(xiàn)瓷套端子共有6個，均為水內冷。其中3個主出線端子，另外三個為中性點出線端子。出線瓷套端子對機座和水路都是氣密的。以每個出現(xiàn)瓷套端子為中心，從出線盒向下吊裝著若干組穿心式電流互感器，分別提量給測量儀和繼電保護使用。5、氫冷卻器發(fā)電機的氫冷卻器放在機座兩側或頂部的外罩內。每只氫冷卻器有獨立的水支路。當停運一只水支路是，冷卻器能帶80%～100%的負荷運行。氫冷卻器外罩為鋼板焊接結構，對稱布置安裝在發(fā)電機機座的兩端或頂部。這樣既可減少發(fā)電機軸向長度，又可運輸時另行包裝，減少定子運輸尺寸和質量。（二）轉子發(fā)電機的轉子主要由轉子鐵芯、勵磁繞組（轉子線圈）、護環(huán)、和風扇等組成。由于發(fā)電機轉速高，轉子受到的離心力很大，所以轉子都呈細長形，且制成隱極式，以便更好地固定勵磁繞組。主要介紹氫內冷轉子的結構特點。1、轉子鐵芯大容量的汽輪發(fā)電機轉子鐵芯采用機械強度高、導磁性能好的優(yōu)質合金鋼鍛件（如鎳鉻鉬釩、鎳鉻釩、釩鎳鉬等），經(jīng)檢驗合格后，經(jīng)加工制成。轉子的直徑最大已達1.25m,其中心孔的切向應力已接近目前鍛件允許應力的極限。圖11氫冷發(fā)電機轉子轉子上沿軸軸向銑有安放轉子勵磁繞組的凹槽。轉子槽型有矩形槽、梯形槽、階梯形槽，這三種槽形在大容量發(fā)電機上都有采用。槽的排列方式一般為輻射式（圖12），槽與槽之間的部分為齒。未加工的部分通稱為大齒，其余稱小齒。大齒作為磁極的極身，是主要磁通回路。在大齒表面沿橫向銑出若干個圓弧月牙槽，使大齒區(qū)域和小齒區(qū)域兩個方向的剛度相同。圖12轉子線槽分布圖（a）轉子磁極橫斷面；（b）轉子軸線剖視二極轉子表面銑出嵌線槽后，磁極軸線上的大齒部分剛比極間開槽區(qū)的大，當轉子旋轉時，受自重和慣性轉矩影響，依轉子位置的不同，轉軸彎曲程度也不相同。轉子每轉一圈，彎曲程度的大小要變化兩個周期，將產(chǎn)生雙倍頻振動。為此，對大型的細長轉子，常在大齒表面上沿軸向銑出一定數(shù)量的圓弧形橫向月牙槽，使大齒區(qū)域和小齒區(qū)域兩個方向的剛度接近相等，降低轉子雙倍頻振動，如圖12所示。2、勵磁繞組 勵磁繞組線圈的每一匝都是由半匝或多根半匝導線構成，在線匝的端部中間或底部引出接頭。在每個半匝嵌入槽中后，用銅焊將接頭焊接在一起，形成一個串接的線圈。勵磁繞組的線圈是用還有少量銀的高導電率銅線繞制而成，可以改善銅線的抗蠕變性能。冷卻氣體通過徑向排列的轉子槽排出。勵磁繞組放在槽內后，繞組的直線部分用槽楔壓緊，端部徑向固定采用護環(huán)，軸向固定采用云母塊和中心環(huán)。勵磁繞組的引出線經(jīng)導電桿接到集電環(huán)（滑環(huán)）上再經(jīng)電刷引出。3、轉子護環(huán) 護環(huán)對轉子繞組端部起著固定、保護、防止變形的作用。承受著轉子的彎曲應力、熱套應力和繞組端部及本身的巨大離心力。護環(huán)通常用非磁性高合金奧氏體鋼鍛制而成，所以鋼種大多屬Mn—Cr系列。鑒于過去常用的18Mn5Cr、18Mn4Cr護環(huán)鋼在濕度較高環(huán)境中易于發(fā)生應力腐蝕產(chǎn)生裂紋。近年來的發(fā)展以證明，含有18%錳（Mn）及18%鉻（Cr）的奧氏體合金鋼可以避免應力腐蝕裂紋。必須指出的是，護環(huán)的破裂會導致電機的嚴重損壞，至少需要幾個月的停機檢修。 護環(huán)的嵌裝有以下三種基本形式：護環(huán)只通過中心環(huán)嵌裝，護環(huán)端頭與轉子本體脫離，叫做分離式嵌裝。護環(huán)同時嵌裝在轉子本體和中心環(huán)上，叫做兩端固定式嵌裝。護環(huán)只嵌裝在轉子本體上，叫做懸掛式嵌裝。脫離式嵌裝的護環(huán)邊端與繞組之間有相對位移，只適用與小容量電機。兩端固定式嵌裝的護環(huán)，采用彈性中心環(huán)后，可用于較大容量的電機。大容量汽輪發(fā)電機常采用懸掛式嵌裝的護環(huán)。4、風扇 兩個同樣的風扇裝于發(fā)電機轉子的兩側，用以加快氫氣哎定子鐵芯和轉子部位的循環(huán)，用以提高冷卻效果。通常采用離心式或軸流式風扇。5、中心孔 轉軸內部通有長軸向中心孔，對應與本體部分的中心孔用導磁中心軸填塞，以減少鐵軛部磁阻。（三）發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng) 同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)主要由勵磁功率單元和勵磁調節(jié)器（裝置）兩大部分構成。勵磁功率單元，是指同步發(fā)電機轉子繞組提供直流勵磁電流的電源部分。而勵磁調節(jié)器，則是根據(jù)控制要求的輸入信號和給定的調節(jié)準則，控制勵磁功率單元輸出的裝置。由勵磁調節(jié)器、勵磁功率單元和發(fā)電機本身一起組成的整個系統(tǒng)，稱為勵磁控制系統(tǒng)。1、勵磁系統(tǒng)的主要作用 勵磁系統(tǒng)是發(fā)電機的重要組成部分，它對電力系統(tǒng)級發(fā)電機本省的安全穩(wěn)定運行有很大的影響。勵磁系統(tǒng)的主要作用是：發(fā)電機正常運行是，按主機負荷情況供給和自動調節(jié)勵磁電流，以維持一定的端電壓和無功功率的輸出；發(fā)電機并列運行時，是無功功率分配合理；當系統(tǒng)發(fā)生突然短路故障時，能對發(fā)電機的進行強勵，以提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，短路故障切除后，使電壓能夠迅速恢復正常；當發(fā)電機負荷突減時，能進行強行減磁，以防電壓過分升高；發(fā)電機發(fā)生內部故障，如匝間短路或轉子發(fā)生兩點接地短路故障跳閘后，以及正常停機能對發(fā)電機自動滅磁。2、勵磁方式獲得勵磁電流的方法稱為勵磁方式。目前采用的勵磁方式分為兩大類：一類是用直流發(fā)電機作為勵磁電源的直流勵磁機勵磁系統(tǒng)；另一類是用硅整流裝置將交流轉化成直流后供給勵磁的整流器勵磁系統(tǒng)。（1）直流勵磁機勵磁直流勵磁機通常與同步發(fā)電機同軸，采用并勵或者他勵接法。采用他勵接法時，勵磁機的勵磁電流由另一臺被稱為副勵磁機的同軸的直流發(fā)電機供給。如圖13所示。圖13直流勵磁機勵磁（2）靜止整流器勵磁同一軸上有三臺交流發(fā)電機，即主發(fā)電機、交流主勵磁機和交流副勵磁機。副勵磁機的勵磁電流開始時由外部直流電源提供，待電壓建立起來后再轉為自勵(有時采用永磁發(fā)電機)。副勵磁機的輸出電流經(jīng)過靜止晶閘管整流器整流后供給主勵磁機，而主勵磁機的交流輸出電流經(jīng)過靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電機的勵磁繞組。(見圖14）圖14靜止整流器勵磁（3）旋轉整流器勵磁靜止整流器的直流輸出必須經(jīng)過電刷和集電環(huán)才能輸送到旋轉的勵磁繞組，對于大容量的同步發(fā)電機，其勵磁電流達到數(shù)千安培，使得集電環(huán)嚴重過熱。因此，在大容量的同步發(fā)電機中，常采用不需要電刷和集電環(huán)的旋轉整流器勵磁系統(tǒng)，如圖15所示。主勵磁機是旋轉電樞式三相同步發(fā)電機，旋轉電樞的交流電流經(jīng)與主軸一起旋轉的硅整流器整流后，直接送到主發(fā)電機的轉子勵磁繞組。交流主勵磁機的勵磁電流由同軸的交流副勵磁機經(jīng)靜止的晶閘管整流器整流后供給。由于這種勵磁系統(tǒng)取消了集電環(huán)和電刷裝置，故又稱為無刷勵磁系統(tǒng)。圖15旋轉整流器勵磁3、600MW發(fā)電機勵磁系統(tǒng) 600MW的汽輪發(fā)電機的勵磁電流約為4000～6000A，更大的發(fā)電機可達上萬安，已不可能采用同軸直流勵磁機來供給。因為直流勵磁級機的極限制造容量，已經(jīng)不能滿足大容量機組的勵磁要求。因此，對于大容量的汽輪發(fā)電機的勵磁，只能采用交流電源，經(jīng)硅整流后供給勵磁系統(tǒng)。根據(jù)交流電源的來源不同，大體可以分為兩大類。第一類，交流電源來自與主機同軸的交流發(fā)電機，經(jīng)整流后，供給主機的轉子繞組。此交流發(fā)電機稱為交流勵磁機。這類勵磁系統(tǒng)，按整流器是靜止還是隨發(fā)電機軸旋轉，又可分為靜止硅整流和旋轉硅整流。而旋轉硅整流勵磁方式，因其硅整流元件和交流勵磁機電樞與發(fā)電機主軸一同旋轉，直接給主勵磁繞組供給勵磁電流，不需要經(jīng)過轉子滑環(huán)級碳刷引入，故又稱為無刷勵磁方式。第二類，交流電源來自接于發(fā)電機出口的變壓器（勵磁變壓器），經(jīng)硅整流后供給發(fā)電機勵磁。在這種勵磁系統(tǒng)中，勵磁變壓器、整流器等都是靜止元件，故又稱其為全靜態(tài)自勵磁系統(tǒng)。全靜態(tài)自勵系統(tǒng)，也有兩種不同的方式。如果只用勵磁變壓器并連載發(fā)電機出口，則稱為自并勵方式。如果除了并聯(lián)的勵磁變壓器外，還有與發(fā)電機定子電流回路串聯(lián)的勵磁變流器（串聯(lián)變壓器），兩者結合起來共同供給勵磁電流，則構成所謂自復勵方式。600MW級及更大容量機組的勵磁系統(tǒng)，用得最多的是：他勵無刷勵磁（旋轉硅整流）和自并勵方式。4、引進型汽輪發(fā)電機無刷勵磁系統(tǒng) 引進型汽輪發(fā)電機無刷勵磁系統(tǒng)，其勵磁系統(tǒng)原理接線如圖16所示。它由帶有旋轉整流器的交流勵磁機（電樞3和磁場4）、永磁式副勵磁機（電樞1和永磁磁極2）機自動電壓調節(jié)（AVR）三部分組成。發(fā)電機的勵磁電流有偶主勵磁機旋轉電樞3的交流輸出經(jīng)不控整流器8整流后供給。改變晶閘管導通角就可以改變主勵磁機的勵磁電流，使其輸出電壓變化，竟如改變發(fā)電機的勵磁電流。而晶閘管的導通角，由自動電壓調節(jié)器控制。圖16引進型汽輪發(fā)電機無刷勵磁系統(tǒng)原理接線1—永磁發(fā)電機電樞；2—永磁發(fā)電機磁場；3—無刷勵磁機電樞；4—無刷勵磁機磁場；5—旋轉整流裝置；6—主發(fā)電機磁場；7—主發(fā)電機電樞；8—晶閘管整流裝置；9—勵磁機磁場開關（四）汽輪發(fā)電機冷卻方式簡介 發(fā)電機運行時，其內部產(chǎn)生的各種損耗轉化為熱能，會引起發(fā)電機發(fā)熱。尤其是大型汽輪發(fā)電機，因其結構細長，中部熱量不易散發(fā)發(fā)熱問題更顯得嚴重。發(fā)電機的發(fā)熱部件，主要是定子繞組、定子鐵芯、轉子繞組以及鐵芯兩端的金屬部件，必須通過高效的冷卻措施，使這些部件發(fā)出的熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)電機各部分溫度不超過允許值。 在汽輪發(fā)電機的發(fā)展過程中，冷卻方式的發(fā)展一直占有主導地位。它關系到整個發(fā)電機的技術經(jīng)濟指標以及運行的可靠性，各國對此問題都極為重視，一直在試驗的基礎上不斷取得新的進展，主要采用了冷卻效果好的冷卻介質，并發(fā)展了把冷卻介質引入載流導體內的直接冷卻技術，即所謂繞組的內部冷卻方式。 目前大型發(fā)電機的冷卻介質主要有空氣、氫氣、水和油。相對冷卻能力的比較，水的冷卻能力最好。 在發(fā)電機冷卻系統(tǒng)中，冷卻介質可以按不同哦的方式組合。600MW汽輪發(fā)電機的冷卻方式主要有以下幾種。全氫冷：定、轉子繞組采用氫內冷，定子鐵芯（包括其附件，下同）采用氫冷。水氫氫冷：定子繞組水內冷、轉子繞組氫內冷、定子鐵芯氫冷。水水氫冷：定子繞組水內冷、轉子繞組水內冷、定子鐵芯氫冷。雙水內冷：定子繞組水內冷、轉子繞組水內冷、定子提心空冷。常見汽輪發(fā)電機冷卻方式與容量關系，見表1；表1常用汽輪發(fā)電機冷卻方式與容量關系冷卻方式容量范圍（ＭＷ）典型廠家定子繞組轉子繞組定子鐵芯5010020030040050060070080090010001100世界各國空氣空氣空氣世界各國氫氫(內)氫世界各國水（內水(內)空氣SD、HD、BZZD氫氫氫世界各國氫（內）氫（內）氫GE、SEIMEENS、XT3水氫（內）氫GE、EEC、AASEA水水氫XT3、EEC、AEG水水水BBC、KWU油（內）水浸油HTT3注：SD―上海電機廠；HD―哈爾濱電機廠；BZD―北京重型電機廠。（五）發(fā)電機的主接線 主接線母線將發(fā)電機與變壓器連接在一起。發(fā)電機的每相都連接有一個鋁質同心外殼包裹起來的鋁導管。由于各外殼之間相互絕緣，所以就稱為分相封閉式母線（IPBB）。 每一相的導線都放置在外殼的中心，外殼與導體之間使用絕緣材料均勻填充，并將絕緣材料牢牢地固定在外殼的內表面上。這種方式可以允許到一再外殼內有一定范圍的徑向移動。母線安裝的等級應根據(jù)其在最大負載及其特定使用環(huán)境條件下的溫度升高，承受地球引力的能力，以及在任何地方發(fā)生三相短路都不損害發(fā)電機系統(tǒng)等原則來劃分。 導體中流過的電流在導體周圍產(chǎn)生很強的磁場。磁場會在外殼中產(chǎn)生感應電流，并且在所有導體、外殼之間產(chǎn)生電磁力。將每相的外殼都緊緊地綁在一起，就是為了降低電磁力的影響，且可以使流過三相外殼的電流平衡。這種安排為具有短路特性的電器一體化分相封閉式母線。每相外殼都使用絕緣裝置支撐，使外殼與地面之間絕緣，但在一點接地。應使用絕緣手段保證外殼中的環(huán)流與聯(lián)結在導體上的電廠中所有系統(tǒng)隔離。通常情況下使用橡膠管將外殼與系統(tǒng)隔離。這樣做即起到了外殼與系統(tǒng)之間的絕緣作用，又從物理上保護了導體。導體中的電流產(chǎn)生較強的磁場，會在臨近的鋼鐵架中產(chǎn)生環(huán)流并發(fā)熱。該問題應在設計時慎重考慮，因為大量的發(fā)熱不僅是能源浪費而且還能引起爆炸，造成