大型發(fā)電機結(jié)構(gòu)

三相同步發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)1—定子2—凸極式轉(zhuǎn)子

氣隙不均勻，極弧底下氣隙較小，極間部分較大。凸極式電機結(jié)構(gòu)特點2023/2/22

轉(zhuǎn)子上沒有凸出的磁極，氣隙均勻，轉(zhuǎn)子呈圓柱形。1—定子3—隱極式轉(zhuǎn)子隱極式電機結(jié)構(gòu)特點2023/2/23電源頻率固定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)速有關(guān)

火電廠和核電站的汽輪機拖動的發(fā)電機，轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)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(gòu)造上與常規(guī)火電站用的大同小異，所不同的是由于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(zhuǎn)速低，因而要求有較多的磁極，轉(zhuǎn)子宜作成短而胖的凸極式。凸極式和隱極式電機應(yīng)用場合2023/2/24汽輪機同步發(fā)電機勵磁機火電廠(heat-engineplant)的生產(chǎn)現(xiàn)場汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)2023/2/252023/2/26

用途：多用于汽輪發(fā)電機，一般為兩極，轉(zhuǎn)速為3000r/min。一般汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子長度L和定子內(nèi)徑D之比為2-6.5。隱極式同步發(fā)電機2023/2/271、定子鐵心

2、定子繞組

3、機座

4、端蓋

5、轉(zhuǎn)子鐵芯6、轉(zhuǎn)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、風扇大型汽輪發(fā)電機定子鐵心槽汽輪發(fā)電機完工后的定子汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)2023/2/28汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)

定子外徑較小時，采用圓形沖片，外徑大于1m時，采用扇形沖片，目的是減少漏磁，防止渦流引起過熱。定子鐵心兩端用非磁性材料壓板將其壓緊，將整個鐵心固定在定子機座上。沿定子鐵心內(nèi)圓表面的槽內(nèi)放置三相定子繞組。（1）定子鐵心2023/2/29作用：？構(gòu)成電機磁回路和固定定子繞組組成：？為減少鐵芯損耗，由0.35mm、0.5mm硅鋼片疊成。各段疊片間有寬約10mm的通風槽，以改善定子鐵心散熱。

（1）定子鐵心2023/2/2（2）定子繞組（電樞繞組）作用：？汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)2023/2/211產(chǎn)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(zhuǎn)換定子繞組由多個線圈組成，每個線圈用多股絕緣銅導(dǎo)線繞制而成。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(dǎo)線組合的方式構(gòu)成。.機座內(nèi)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(yīng)力，保證不產(chǎn)生不允許的變形。汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)2023/2/212機座的作用：？（3）機座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(chǔ)上。一般用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)2023/2/213端蓋的作用:?保護定子和轉(zhuǎn)子的端部，使電機內(nèi)形成一個與外界隔絕的風路系統(tǒng)。汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子組成轉(zhuǎn)子鐵芯勵磁繞組阻尼繞組護環(huán)和中心環(huán)集電環(huán)風扇功能：傳遞原動機供給的機械能、支撐旋轉(zhuǎn)的勵磁線圈、形成良好的磁通路徑和轉(zhuǎn)子散熱通道，因此對轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、材料和加工工藝要求較高。2023/2/214轉(zhuǎn)子繞組的通風口護環(huán)中心環(huán)風扇汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子外形2023/2/215一般采用優(yōu)質(zhì)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)2023/2/216（5）轉(zhuǎn)子鐵心作用：？既有良好導(dǎo)磁性能，又有足夠機械強度和剛度，構(gòu)成電機的主磁極。轉(zhuǎn)子鐵心

2023/2/217大型兩極汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)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(nèi)裝阻尼繞組，阻尼繞組構(gòu)成自行短接的半鼠籠結(jié)構(gòu)，用來改善發(fā)電機的穩(wěn)定運行。（5）轉(zhuǎn)子鐵心汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)2023/2/218轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構(gòu)

2023/2/219（6）勵磁繞組汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)由矩形絕緣扁銅線繞成同心式線圈，兩線圈邊分別放在大齒兩側(cè)所開的槽內(nèi)，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。2023/2/220作用：？構(gòu)成電機直流回路，通過電刷與外電路連接。2023/2/221汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)由放在槽楔下的銅條和轉(zhuǎn)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。）2023/2/222作用：？在同步發(fā)電機短路或不對稱運行時，利用其感應(yīng)電流來削弱負序旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子繞組的端部在高速旋轉(zhuǎn)中將承受巨大的離心力，并在通過勵磁電流時產(chǎn)生熱膨脹，造成徑向和軸向位移．為了避免因護環(huán)偏心引起的振動以及不對稱運行或異步運行時因轉(zhuǎn)子表面感應(yīng)電流引起配合面上的電灼傷，要求護環(huán)與轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)2023/2/223（8）護環(huán)和中心環(huán)護環(huán)作用：？中心環(huán)作用：？用來套在轉(zhuǎn)子繞組瑞部外面，防止徑向位移用來阻止軸向位移。發(fā)電機轉(zhuǎn)子裝配2023/2/224.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(nèi)，刷盒內(nèi)有彈簧給電刷一個均勻的壓力，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(jié)構(gòu)2023/2/225（9）集電環(huán)滑環(huán)與電刷作用：?將直流電引入到轉(zhuǎn)動的勵磁繞組。（10）風扇風扇作用：電機內(nèi)部通風冷卻．一般裝在轉(zhuǎn)子兩瑞，當發(fā)電機運行時，風扇隨轉(zhuǎn)子而轉(zhuǎn)動，使冷卻氣體流過線圈和鐵心，帶走熱量。

發(fā)電機總裝2023/2/227凸極式同步發(fā)電機

用途：多用于水輪發(fā)電機。

一般水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子長度L和定子內(nèi)徑D之比為0.125-0.07。2023/2/228水輪發(fā)電機(hydro-generator)的主要結(jié)構(gòu)型式有臥式、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(jié)構(gòu)，中等容量水輪發(fā)電機采用立式或臥式結(jié)構(gòu)，而大容量水輪發(fā)電機則廣泛采用立式結(jié)構(gòu)。水輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)2023/2/229

（a）立式水輪發(fā)電機(b)臥式水輪發(fā)電機(c)燈泡貫流式水輪發(fā)電機水輪發(fā)電機的三種結(jié)構(gòu)形式2023/2/230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(zhuǎn)子上部的統(tǒng)稱為懸吊式，位于轉(zhuǎn)子下部的統(tǒng)稱為傘式。水輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)型式對電站主廠房高度、起重機容量、機組本身技術(shù)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。水輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)2023/2/231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(diào)度較靈活，電力系統(tǒng)中，除可用來擔負基本負載外，還常用作調(diào)峰或作調(diào)相運行。一般采用空氣冷卻，容量相當大的發(fā)電機才考慮采用水內(nèi)冷卻方式。水輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)2023/2/232定子鐵心：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30~60mm留出一冷卻風道。鐵心固定在機座內(nèi)圓支持筋上，機座外殼與鐵心外圓之間留有通風道。鐵心內(nèi)圓均勻分布有槽，槽內(nèi)放置定子繞組。定子繞組：水輪發(fā)電機極數(shù)較多，每極每相槽數(shù)較小，為了改替電動勢波形，廣泛采用分數(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．一般采用單匝波繞組，因此上、下層導(dǎo)線可用兩根線棒分別制造，嵌線后再連接起來。

1.定子水輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)2023/2/2332.轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)大中型采用空心，高強度鋼鍛造而成。轉(zhuǎn)軸1-1.5mm鋼板沖片疊成。磁極采用絕緣扁銅線繞制，套裝在極上。勵磁繞組2023/2/2342.轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)

裝在極靴部位，減少并聯(lián)運行時轉(zhuǎn)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。阻尼繞組

磁軛是磁路的一部分，磁極固定在其圓柱表面，磁軛和轉(zhuǎn)子間用支架支撐。磁軛與支架2023/2/2352.轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)導(dǎo)軸承：約束軸線位移和防止軸擺動，承受徑向力。推力軸承：承受轉(zhuǎn)動部分全部重量及軸向水推力，水輪機關(guān)鍵部件。

軸承2023/2/236

大型同步發(fā)電機的基本系統(tǒng)

一.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磁場會產(chǎn)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)電機必須加以冷卻。2023/2/237定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組絕緣（1）定子繞組絕緣匝間、層間、對地(槽絕緣)及連接線和引出線的絕緣。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。層間絕緣：用玻璃布板做成的層間墊條來實現(xiàn)。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。1．同步發(fā)電機的絕緣系統(tǒng)2023/2/238（2）轉(zhuǎn)子繞組絕緣主要有匝間絕緣、對地絕緣和引出線絕緣。匝間絕緣：導(dǎo)線本身的雙玻璃絲包線或環(huán)氧玻璃坯布。對地絕緣：用環(huán)氧玻璃坯布和醇酸云母板構(gòu)成。引出線絕緣：常用黃玻璃漆布管。定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組絕緣1．同步發(fā)電機的絕緣系統(tǒng)2023/2/239以B級絕緣為例：定子繞組溫升限度為80°C，電阻法測量。勵磁繞組溫升限度為80°C，電阻法測量。鐵心溫度限度為80°C，溫度計法測量。集電環(huán)溫升限度為80°C，溫度計法測量。2．同步發(fā)電機的溫升要求2023/2/240300MW水氫氫機組水系統(tǒng)定子繞組導(dǎo)線：空心和實心導(dǎo)線的組合形式。冷卻水進入發(fā)電機勵端的匯水總管，經(jīng)定子繞組空心導(dǎo)線，冷卻定子繞組，然后，從汽端匯水總管流出，經(jīng)水箱、水泵、水冷器、過濾器重新回到發(fā)電機勵端的匯水總管。3.同步發(fā)電機的冷卻系統(tǒng)2023/2/241冷卻水系統(tǒng)功能：保證向定子繞組不間斷供水，監(jiān)視水壓、流量和電導(dǎo)率等參數(shù)。系統(tǒng)還設(shè)有自動水溫調(diào)節(jié)器，以調(diào)節(jié)定子冷卻水溫度，使之保持基本穩(wěn)定；設(shè)置了離子交換器，用以提高定子冷卻水的水質(zhì)。3.同步發(fā)電機的冷卻系統(tǒng)2023/2/242300MW水氫氫機組氫系統(tǒng)發(fā)電機定子機座、端