CH15+同步電機(jī)地基本類型及結(jié)構(gòu)

昆明石林同步電機(jī)篇6/1/20231同步發(fā)電機(jī)的基本電磁關(guān)系同步發(fā)電機(jī)對稱運行時的特性同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運行本篇主要內(nèi)容6/1/20232概述同步電機(jī)：交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)。用途：主要作發(fā)電機(jī)用，也可作電動機(jī)帶動具有恒速要求的機(jī)械，還可作調(diào)相機(jī)，向電力系統(tǒng)發(fā)出無功功率，用于改善電力系統(tǒng)的功率因數(shù)及調(diào)整電網(wǎng)電壓。現(xiàn)代發(fā)電廠中所發(fā)出的交流電能幾乎全部是同步發(fā)電機(jī)發(fā)出，盡管目前有其他發(fā)電型式，如磁流體發(fā)電，太陽能發(fā)電等，但電力系統(tǒng)中仍是同步發(fā)電機(jī)占絕對優(yōu)勢。6/1/20233

同步電機(jī)指電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1相同的交流電機(jī)。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速：n=60f1/p

f1--電網(wǎng)頻率。概述6/1/20234第十五章三相同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)6/1/20235本章主要內(nèi)容第一節(jié)三相同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理及分類第二節(jié)同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)第三節(jié)大型同步發(fā)電機(jī)的基本系統(tǒng)第四節(jié)同步發(fā)電機(jī)的型號與額定值6/1/20236三相同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理

同步發(fā)電機(jī)(synchronousgenerator)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔艿脑O(shè)備。在火電廠，發(fā)電機(jī)用汽輪機(jī)作原動機(jī)，稱為汽輪發(fā)電機(jī)；在核電站是以核反應(yīng)堆來代替火電站的鍋爐，原動機(jī)仍然是汽輪機(jī)；在水電廠，發(fā)電機(jī)用水輪機(jī)作原動機(jī)，稱為水輪發(fā)電機(jī)；有的地方用柴油機(jī)用作原動機(jī)，稱為柴油發(fā)電機(jī)。6/1/20237SNnIf三相同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理

同步發(fā)電機(jī)基本工作原理：導(dǎo)體切割磁力線感應(yīng)電動勢。轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)動的部分，轉(zhuǎn)子上有磁極和勵磁繞組，產(chǎn)生磁場。定子（又叫電樞）：固定的部分，定子鐵心上有齒和槽，槽內(nèi)設(shè)置有繞組，是切割磁場的導(dǎo)體。氣隙：定轉(zhuǎn)子之間有氣隙。6/1/20238三相同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理

定子：有三相定子繞組，每相結(jié)構(gòu)完全相同，它們在空間上互差120°電角度對稱分布放置在定子鐵心槽內(nèi)。轉(zhuǎn)子：有p對磁極，磁極上有直流勵磁繞組，當(dāng)直流電流通過電刷和滑環(huán)流入轉(zhuǎn)子繞組后，產(chǎn)生主磁通，主磁通由N極經(jīng)氣隙，定子鐵心，再經(jīng)氣隙進(jìn)入S極，構(gòu)成主磁路。6/1/20239同步電機(jī)與異步電機(jī)的根本區(qū)別是旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子通入直流電流勵磁轉(zhuǎn)子通直流電流If勵磁磁場Bf電樞感應(yīng)電勢隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度ωSNnea三相對稱負(fù)載運行時旋轉(zhuǎn)基波磁勢Fa三相對稱電樞電流iabc(同步電機(jī))ebecIf三相同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理

6/1/202310定子外接負(fù)載，形成回路，有三相電流。機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能定子繞組三相感應(yīng)電勢三相同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理

6/1/202311交流電勢頻率f的確定當(dāng)轉(zhuǎn)子為1對磁極時，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，定子繞組中感應(yīng)電勢變化一個周期；當(dāng)同步發(fā)電機(jī)有p對極時，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電勢交變p個周期。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為每分n轉(zhuǎn)時，交變電勢頻率為：三相同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理

6/1/202312交流電勢頻率f的確定結(jié)論：同步發(fā)電機(jī)定子繞組感應(yīng)電勢的頻率取決于它的極對數(shù)p和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n。同步發(fā)電機(jī)極對數(shù)一定時，轉(zhuǎn)速與電樞電勢的頻率有嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f一定，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為恒定值，這是同步發(fā)電機(jī)的主要特點。三相同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理

6/1/202313結(jié)論：我國標(biāo)準(zhǔn)工頻為50Hz，所以同步發(fā)電機(jī)的極對數(shù)和轉(zhuǎn)速成反比。汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，極對數(shù)較少，如轉(zhuǎn)速n=3000r/min，則極對數(shù)p=1。水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，極對數(shù)較多，如轉(zhuǎn)速n=125r/min，則極對數(shù)p=24。三相同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理

6/1/202314按運行方式不同分為：發(fā)電機(jī)、電動機(jī)和調(diào)相機(jī)。按結(jié)構(gòu)形式不同分為：電樞旋轉(zhuǎn)式（簡稱轉(zhuǎn)樞式）和磁極旋轉(zhuǎn)式（簡稱轉(zhuǎn)場式）。磁極旋轉(zhuǎn)式按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同又分為凸極式和隱極式。按安裝方式不同分為：臥式和立式。同步電機(jī)的類型按原動機(jī)類型不同分為：汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能發(fā)電機(jī)等等。按冷卻介質(zhì)不同分為：空氣冷卻、氫氣冷卻、水冷卻等。6/1/202315第二節(jié)同步發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造

同步電機(jī)一般采用旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)，根據(jù)磁極形狀可分為隱極和凸極兩種型式。凸極同步電機(jī)氣隙不均勻，適合于中速或低速旋轉(zhuǎn)場合隱極同步電機(jī)在不考慮齒槽效應(yīng)時，氣隙均勻，適合于高速旋轉(zhuǎn)6/1/2023161—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(jī)結(jié)構(gòu)特點6/1/202317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(jī)結(jié)構(gòu)特點6/1/202318電源頻率固定，采用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)速有關(guān)。

火電廠和核電站的汽輪機(jī)拖動的發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)子宜作成細(xì)而長的隱極式，這種發(fā)電機(jī)通常稱為汽輪發(fā)電機(jī)。核電站用的汽輪發(fā)電機(jī)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(jī)組的汽輪機(jī)體積比常規(guī)火電站的大。

水輪機(jī)拖動的發(fā)電機(jī)，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(jī)應(yīng)用場合6/1/202319同步電機(jī)的氣隙較同容量的異步電機(jī)大。異步電機(jī)勵磁電流由電網(wǎng)供給，需從電網(wǎng)吸取感性無功功率，若氣隙大，則勵磁電流大，電機(jī)的功率因數(shù)低，因此在機(jī)械允許的條件下，氣隙要盡量小一些。

同步電機(jī)氣隙磁場由轉(zhuǎn)子電流和定子電流共同激勵，從運行穩(wěn)定性考慮，氣隙大，同步電抗小，短路比大，運行穩(wěn)定性高。但氣隙大，轉(zhuǎn)子用銅量增大，制造成本增加。所以氣隙大小的選擇要綜合考慮運行性能和制造成本這兩方面的要求。同步電機(jī)與異步電機(jī)6/1/202320汽輪機(jī)同步發(fā)電機(jī)勵磁機(jī)火電廠(heat-engineplant)的生產(chǎn)現(xiàn)場汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6/1/202321大亞灣核電站發(fā)電機(jī)組6/1/202322嶺澳一期核電站發(fā)電機(jī)組6/1/202323國產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機(jī)外(turbonator)形結(jié)構(gòu)圖6/1/2023246/1/202325用途：多用于汽輪發(fā)電機(jī)，一般為兩極，轉(zhuǎn)速為3000r/min。一般汽輪發(fā)電機(jī)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(jī)6/1/2023261.定子(stator)機(jī)座(baseframe)、端蓋(endclosure)、定子鐵心(statorcore)和定子繞組(statorwindings)等。大型汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心槽汽輪發(fā)電機(jī)完工后的定子汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6/1/202327發(fā)電機(jī)定子6/1/202328（1）機(jī)座和端蓋機(jī)座的作用：固定和支撐定子鐵心及定子繞組等部件，通過機(jī)座將整個定子安裝、固定在基礎(chǔ)上。機(jī)座內(nèi)部有冷卻風(fēng)道。汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)座一般采用鋼板焊接而成。對機(jī)座的要求，除了使安裝、運輸方便外，還需要有足夠的強(qiáng)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(jī)結(jié)構(gòu)6/1/202329端蓋的作用:保護(hù)定子和轉(zhuǎn)子的端部，使電機(jī)內(nèi)形成一個與外界隔絕的風(fēng)路系統(tǒng)。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(jī)端蓋也有采用玻璃鋼壓制的。有足夠的剛度。對于大型同步電機(jī)，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。（1）機(jī)座和端蓋汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6/1/202330汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)定子鐵心由0.35mm、0.5mm或其它厚度的電工鋼片疊成。各段疊片間有寬約10mm的通風(fēng)槽，以改善定子鐵心散熱。定子外徑較小時，采用圓形沖片，當(dāng)定子外徑大于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(jī)座上。沿定子鐵心內(nèi)圓表面的槽內(nèi)放置三相定子繞組。（2）定子鐵心6/1/202331思考：定子鐵心為什么要用0.5mm的硅鋼片疊裝？

（2）定子鐵心6/1/202332汽輪發(fā)電機(jī)的電壓較高，要求定子繞組有足夠的絕緣強(qiáng)度，一般采用B級或F級絕緣。（3）定子繞組也稱電樞繞組，一般采用雙層三相對稱繞組。為便于繞組下線，定子槽采用矩形開口槽，定子繞組放入槽中后，槽口用槽楔封住，槽楔常用絕緣材料(如玻璃布板)做成。大型電機(jī)定子電流極大，要求繞組導(dǎo)線有較大的截面積。為減小導(dǎo)體集膚效應(yīng)帶來的附加損耗，定子繞組常由多股截面15平方毫米以下的扁銅線并繞而成，且沿槽長進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿Q位，使繞組的有效部分，有時甚至連同繞組的端接部分，成為編織形。汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6/1/202333定子繞組下線定子繞組端部

6/1/202334定子繞組端部接頭6/1/202335定子端部

6/1/2023362．轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子組成轉(zhuǎn)子鐵芯勵磁繞組阻尼繞組緊固件風(fēng)扇功能：傳遞原動機(jī)供給的機(jī)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。6/1/202337轉(zhuǎn)子繞組的通風(fēng)口

護(hù)環(huán)

中心環(huán)

風(fēng)扇

汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子外形6/1/202338發(fā)

電

機(jī)

轉(zhuǎn)

子6/1/202339（1）轉(zhuǎn)子鐵心既有良好導(dǎo)磁性能，又有足夠機(jī)械強(qiáng)度和剛度，是汽輪發(fā)電機(jī)的最關(guān)鍵部件之一。一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛制而成，在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(jī)有時為了加強(qiáng)轉(zhuǎn)子表面的冷卻，在大齒區(qū)也開有一些較小的槽并不安放線圈，而只作通風(fēng)之用，這種槽稱為通風(fēng)槽。汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6/1/202340轉(zhuǎn)子鐵心

6/1/202341大型兩極汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，當(dāng)長度與直徑的比值較大時，為了減小倍頻振動的影響，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(jī)在大齒開有槽，內(nèi)裝阻尼繞組(dampingwindings)，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(jī)的穩(wěn)定運行。（1）轉(zhuǎn)子鐵心汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6/1/202342轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構(gòu)6/1/202343（2）勵磁繞組汽輪發(fā)電機(jī)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)。勵磁繞組構(gòu)成電機(jī)直流回路，通過電刷與外電路連接。各線圈匝間有絕緣，對地也有絕緣。6/1/2023446/1/202345（3）護(hù)環(huán)和中心環(huán)汽輪發(fā)電機(jī)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．護(hù)環(huán)用來套在轉(zhuǎn)子繞組瑞部外面，防止徑向位移，而中心環(huán)則用來阻止軸向位移。為了避免因護(hù)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(hù)環(huán)與轉(zhuǎn)子本體、護(hù)環(huán)與中心環(huán)之間有較緊密的配合。汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6/1/202346轉(zhuǎn)子繞組的通風(fēng)口

護(hù)環(huán)

中心環(huán)

風(fēng)扇

汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子外形6/1/202347轉(zhuǎn)子線圈裝配6/1/202348發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子裝配6/1/202349汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)一種短路繞組，大型電機(jī)有。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。作用：在同步發(fā)電機(jī)短路或不對稱運行時，利用其感應(yīng)電流來削弱負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場作用；發(fā)電機(jī)振蕩時起阻尼作用，使振蕩衰減。阻尼繞組6/1/202350以汽輪同步發(fā)電機(jī)為例，它的冷卻系統(tǒng)都是封閉的，冷卻介質(zhì)都是循環(huán)使用的。常用的冷卻介質(zhì)有空氣、氫氣和水。冷卻方式有：空氣冷卻；水-氫-氫，即定子繞組用水冷卻，轉(zhuǎn)子繞組采用氫內(nèi)冷，定子鐵心為氫冷；水-水-氫，即定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組用水冷卻，定子鐵心為氫冷。由于氫氣的密度僅為空氣的1/4，導(dǎo)熱性能比空氣好6倍，其冷卻效果比空氣好，所以，大容量同步發(fā)電機(jī)采用水-氫-氫。同步發(fā)電機(jī)的冷卻方式6/1/2023515.其他部件滑環(huán)與電刷：將直流電引入到轉(zhuǎn)動的勵磁繞組?；h(huán)或稱集電環(huán)，一般用耐磨的鍛鋼制成，表面進(jìn)行硬度處理，加工完的滑環(huán)表面要求光潔。汽輪發(fā)電機(jī)一般采用石墨或電化石墨電刷。雖然每種電刷以石墨粉作為主要原料，但是含量和工藝的不同，在導(dǎo)電率、比重、硬度、強(qiáng)度、伏安特性等方面有不同的性能。為使兩滑環(huán)磨損均勻，在運行中要定期改變滑環(huán)的極性。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。風(fēng)扇：電機(jī)內(nèi)部通風(fēng)冷卻．一般裝在轉(zhuǎn)子兩瑞，當(dāng)發(fā)電機(jī)運行時，風(fēng)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。

汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6/1/202352發(fā)電機(jī)總裝6/1/202353凸極式同步發(fā)電機(jī)用途：多用于水輪發(fā)電機(jī)。一般水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子長度L和定子內(nèi)徑D之比為0.125-0.07。6/1/202354水輪發(fā)電機(jī)(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(jī)多采用臥式結(jié)構(gòu)，中等容量水輪發(fā)電機(jī)采用立式或臥式結(jié)構(gòu)，而大容量水輪發(fā)電機(jī)則廣泛采用立式結(jié)構(gòu)。水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6/1/202355

（a）立式水輪發(fā)電機(jī)(b)臥式水輪發(fā)電機(jī)(c)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)的三種結(jié)構(gòu)形式6/1/202356立式水輪發(fā)電機(jī)分為：懸吊式和傘式。發(fā)電機(jī)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(jī)的結(jié)構(gòu)型式對電站主廠房高度、起重機(jī)容量、機(jī)組本身技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、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(jī)采用傘式，因為傘式機(jī)組總高度比懸吊式低，可降低電站主廠房高度和減輕機(jī)組重量。水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6/1/202357傘式機(jī)組推力軸承直徑較大，軸承損耗比懸吊式大。懸吊式機(jī)組適用于中、高速機(jī)組，優(yōu)點是：機(jī)組徑向機(jī)械穩(wěn)定性較好、軸承損耗較小和維護(hù)檢修方便。水輪發(fā)電機(jī)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(dān)負(fù)基本負(fù)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(dāng)大的發(fā)電機(jī)才考慮采用水內(nèi)冷卻方式。水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6/1/202358水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)子定子機(jī)架推力軸承6/1/202359

1.定子水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

機(jī)座定子鐵心定子繞組6/1/202360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(fēng)道。鐵心固定在機(jī)座內(nèi)圓支持筋上，機(jī)座外殼與鐵心外圓之間留有通風(fēng)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(jī)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?jǐn)?shù)槽繞組。對于大容量的水輪發(fā)電機(jī)，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(jī)結(jié)構(gòu)6/1/202361水輪發(fā)電機(jī)定子分段鐵心6/1/202362三峽電站發(fā)電機(jī)定子6/1/2023632.轉(zhuǎn)子凸極式，直徑大，軸向長度相對較短，整個轉(zhuǎn)子呈扁盤形。帶阻尼繞組的凸極同步機(jī)轉(zhuǎn)子

水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6/1/2023646/1/202365三峽電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(1100t)

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重792t、直徑為16.9m的1、2＃發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葛洲壩大江電廠主發(fā)電機(jī)6/1/2023672.轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)軸勵磁線圈轉(zhuǎn)子支架磁軛磁極6/1/2023682.轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)大中型采用空心，高強(qiáng)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6/1/2023692.轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機(jī)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(jī)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6/1/2023702.轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機(jī)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(jī)關(guān)鍵部件。軸承6/1/202371磁極與磁軛的連接凸極同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極與轉(zhuǎn)子繞組水輪發(fā)電機(jī)也有滑環(huán)、電刷、風(fēng)扇以及相應(yīng)的冷卻裝置。6/1/202372第三節(jié)大型同步發(fā)電機(jī)的基本系統(tǒng)

一.同步發(fā)電機(jī)的絕緣與冷卻發(fā)電機(jī)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(jī)發(fā)熱，溫度升高，隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)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(jī)必須加以冷卻。6/1/202373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(jī)的絕緣系統(tǒng)6/1/202374（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(jī)的絕緣系統(tǒng)6/1/202375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(jī)的溫升要求6/1/202376300MW水氫氫機(jī)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(jìn)入發(fā)電機(jī)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(jī)勵端的匯水總管。3.同步發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)6/1/202377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(jī)的冷卻系統(tǒng)6/1/202378300MW水氫氫機(jī)組氫系統(tǒng)發(fā)電機(jī)定子機(jī)座、端蓋、氫氣冷卻器、密封瓦及氫氣管路構(gòu)成全封閉氣密結(jié)構(gòu)。熱氫通過發(fā)電機(jī)氫氣冷卻器由循環(huán)水冷卻。滿足發(fā)電機(jī)充氫、自動補(bǔ)氫、排氫以及中間氣體介質(zhì)置換工作的要求，應(yīng)能自動監(jiān)測和保持氫氣的壓力、規(guī)定純度、冷氫溫度、干燥度等。3.同步發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)6/1/202379300MW水氫氫機(jī)組密封油系統(tǒng)氫氣是一種良好的冷卻介質(zhì)，但易燃易爆，所以必須很好的密封，因此采用氫氣冷卻的發(fā)電機(jī)必須相應(yīng)設(shè)置密封裝置，用于阻止氫氣外泄和空氣的漏入。3.同步發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)6/1/202380勵磁系統(tǒng)(fieldsystem)：同步電機(jī)運行時為了建立勵磁磁場，轉(zhuǎn)子繞組必須通入直流電流，供給同步機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁電流的整個系統(tǒng)，包括裝置和線路稱為勵磁系統(tǒng)。同步電機(jī)的運行可靠性與其勵磁統(tǒng)有十分密切的關(guān)系，現(xiàn)代同步電機(jī)的發(fā)展對勵磁系統(tǒng)提出越來越高的要求。為此，近年來同步電機(jī)勵磁磁系統(tǒng)所采用的形式，即勵磁方式也日新月異。二、同步發(fā)電機(jī)的勵磁6/1/2023811．對勵磁系統(tǒng)的要求正常運行時供給勵磁電流，維持端電壓或電網(wǎng)電壓值或并聯(lián)運行機(jī)組之間的無功功率分配，隨負(fù)載變化，勵磁電流能相應(yīng)調(diào)節(jié)。系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降時（如發(fā)生短路故障等），能強(qiáng)行勵磁（簡稱強(qiáng)勵）提高電動勢，保持電壓穩(wěn)定。突然丟負(fù)荷時，如水輪機(jī)組轉(zhuǎn)速明顯升高，能強(qiáng)行減磁，限制端電壓過度增高。電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障時，能快速滅磁和減磁，以減小故障的損壞程度。兩臺以上并列運行發(fā)電機(jī)能成組調(diào)節(jié)無功功率，使無功合理分配。迅速，可靠，結(jié)構(gòu)簡單，損耗小，成本低，體積小等。二、同步發(fā)電機(jī)的勵磁6/1/2023822．勵磁方式（1）直流勵磁機(jī)勵磁以直流發(fā)電機(jī)作為勵磁電源，在同步發(fā)電機(jī)發(fā)展的早期歷史，首先獲得應(yīng)用。目前中、小型發(fā)電機(jī)還有一部分采用這種勵磁方式。直流勵磁機(jī)與同步發(fā)電機(jī)同軸，采用并勵或他勵，或負(fù)載電流反饋的復(fù)式勵磁。他勵接法時，勵磁機(jī)的勵磁電流由另一臺被稱為副勵磁機(jī)的同軸的直流發(fā)電機(jī)供給。二、同步發(fā)電機(jī)的勵磁6/1/202383直流勵磁機(jī)勵磁

6/1/202384（2）靜止整流器勵磁主發(fā)電機(jī)、交流主勵磁機(jī)和交流副勵磁機(jī)同軸。副勵磁機(jī)勵磁電流開始由外部直流電源提供，待電壓建立起來后轉(zhuǎn)為自勵(有時采用永磁發(fā)電機(jī))。副勵磁機(jī)輸出電流經(jīng)靜止晶閘管整流器整流后供給主勵磁機(jī)，主勵磁機(jī)交流輸出電流經(jīng)靜止三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電機(jī)的勵磁繞組。2．勵磁方式二、同步發(fā)電機(jī)的勵磁6/1/202385靜止整流勵磁系統(tǒng)6/1/202386（3）旋轉(zhuǎn)整流器勵磁靜止整流器直流須經(jīng)電刷和集電環(huán)才能輸送到旋轉(zhuǎn)的勵磁繞組，對于大容量同步發(fā)電機(jī)，勵磁電流達(dá)到數(shù)千安培，使集電環(huán)嚴(yán)重過熱。大容量同步發(fā)電機(jī)采用旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)。主勵磁機(jī)是旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電樞的交流電流經(jīng)與主軸一起旋