大型發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

三相同步發(fā)電機(jī)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(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2023/2/22

轉(zhuǎn)子上沒(méi)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(diǎn)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(jī)拖動(dòng)的發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)子宜作成細(xì)而長(zhǎng)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(dòng)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(chǎng)合2023/2/24汽輪機(jī)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)火電廠(heat-engineplant)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)2023/2/252023/2/26

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(zhǎng)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)2023/2/271、定子鐵心

2、定子繞組

3、機(jī)座

4、端蓋

5、轉(zhuǎn)子鐵芯6、轉(zhuǎn)子繞組（勵(lì)磁繞組）7、阻尼繞組

8、護(hù)環(huán)和中心環(huán)

9、集電環(huán)10、風(fēng)扇大型汽輪發(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)2023/2/28汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

定子外徑較小時(shí)，采用圓形沖片，外徑大于1m時(shí)，采用扇形沖片，目的是減少漏磁，防止渦流引起過(guò)熱。定子鐵心兩端用非磁性材料壓板將其壓緊，將整個(gè)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。（1）定子鐵心2023/2/29作用：？構(gòu)成電機(jī)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(fēng)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(jī)結(jié)構(gòu)2023/2/211產(chǎn)生對(duì)稱的三相交流電動(dòng)勢(shì)，向負(fù)載輸出三相交流電流，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換定子繞組由多個(gè)線圈組成，每個(gè)線圈用多股絕緣銅導(dǎo)線繞制而成。大型發(fā)電機(jī)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(shí)心導(dǎo)線組合的方式構(gòu)成。.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(duì)機(jī)座的要求，除了使安裝、運(yùn)輸方便外，還需要有足夠的強(qiáng)度和剛度。正常和故障時(shí)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)2023/2/212機(jī)座的作用：？（3）機(jī)座固定和支撐定子鐵心及定子繞組等部件，通過(guò)機(jī)座將整個(gè)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(jī)端蓋也有采用玻璃鋼壓制的。有足夠的剛度。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(guò)螺栓而使其發(fā)熱。

（4）端蓋汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)2023/2/213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(gè)與外界隔絕的風(fēng)路系統(tǒng)。汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子組成轉(zhuǎn)子鐵芯勵(lì)磁繞組阻尼繞組護(hù)環(huán)和中心環(huán)集電環(huán)風(fēng)扇功能：傳遞原動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能、支撐旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁線圈、形成良好的磁通路徑和轉(zhuǎn)子散熱通道，因此對(duì)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(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2023/2/215一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛制，鐵心上開(kāi)有兩組對(duì)稱的槽，槽與槽之間的部分稱為齒，有兩個(gè)齒特別寬稱為大齒，其余的叫小齒。小齒嵌放勵(lì)磁線圈，大齒形成磁極。大型電機(jī)為了加強(qiáng)轉(zhuǎn)子表面冷卻，大齒區(qū)也開(kāi)有一些較小的槽并不安放線圈，只作通風(fēng)用，這種槽稱為通風(fēng)槽。汽輪發(fā)電機(jī)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(jī)械強(qiáng)度和剛度，構(gòu)成電機(jī)的主磁極。轉(zhuǎn)子鐵心

2023/2/217大型兩極汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，當(dāng)長(zhǎng)度與直徑的比值較大時(shí)，為了減小振動(dòng)的影響，常在大齒部分沿軸向每隔一定距離開(kāi)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(kāi)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(lái)改善發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。（5）轉(zhuǎn)子鐵心汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)2023/2/218轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構(gòu)

2023/2/219（6）勵(lì)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(kāi)的槽內(nèi)，所有線圈串聯(lián)。勵(lì)磁繞組各線圈匝間有絕緣，對(duì)地也有絕緣。2023/2/220作用：？構(gòu)成電機(jī)直流回路，通過(guò)電刷與外電路連接。2023/2/221汽輪發(fā)電機(jī)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(jī)有。）2023/2/222作用：？在同步發(fā)電機(jī)短路或不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，利用其感應(yīng)電流來(lái)削弱負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用；發(fā)電機(jī)振蕩時(shí)起阻尼作用，使振蕩衰減。組成：？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(guò)勵(lì)磁電流時(shí)產(chǎn)生熱膨脹，造成徑向和軸向位移．為了避免因護(hù)環(huán)偏心引起的振動(dòng)以及不對(duì)稱運(yùn)行或異步運(yùn)行時(shí)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)2023/2/223（8）護(hù)環(huán)和中心環(huán)護(hù)環(huán)作用：？中心環(huán)作用：？用來(lái)套在轉(zhuǎn)子繞組瑞部外面，防止徑向位移用來(lái)阻止軸向位移。發(fā)電機(jī)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(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。電刷放在刷盒內(nèi)，刷盒內(nèi)有彈簧給電刷一個(gè)均勻的壓力，以防止電刷正運(yùn)行時(shí)發(fā)生振動(dòng)，使其與滑環(huán)間保持有良好的滑動(dòng)接觸。汽輪發(fā)電機(jī)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(dòng)的勵(lì)磁繞組。（10）風(fēng)扇風(fēng)扇作用：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(yùn)行時(shí)，風(fēng)扇隨轉(zhuǎn)子而轉(zhuǎn)動(dòng)，使冷卻氣體流過(guò)線圈和鐵心，帶走熱量。

發(fā)電機(jī)總裝2023/2/227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(zhǎng)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(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)2023/2/229

（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2023/2/230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(duì)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(yùn)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(duì)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?yàn)閭闶綑C(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)2023/2/231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(diǎn)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(dòng)和投入并聯(lián)所需時(shí)間較短，運(yùn)行調(diào)度較靈活，電力系統(tǒng)中，除可用來(lái)?yè)?dān)負(fù)基本負(fù)載外，還常用作調(diào)峰或作調(diào)相運(yùn)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)2023/2/232定子鐵心：扇形硅鋼片疊成。鐵心在疊裝過(guò)程中將每層扇形片間接縫錯(cuò)開(kāi)。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(dòng)勢(shì)波形，廣泛采用分?jǐn)?shù)槽繞組。對(duì)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(lái)。

1.定子水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)2023/2/2332.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(lì)磁繞組2023/2/2342.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(yùn)行時(shí)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(wú)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(jī)結(jié)構(gòu)導(dǎo)軸承：約束軸線位移和防止軸擺動(dòng)，承受徑向力。推力軸承：承受轉(zhuǎn)動(dòng)部分全部重量及軸向水推力，水輪機(jī)關(guān)鍵部件。

軸承2023/2/236

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(yùn)行時(shí)，由于繞組中的電流和磁路中交變的磁場(chǎng)會(huì)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(lái)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。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(duì)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(jí)，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(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)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)2023/2/238（2）轉(zhuǎn)子繞組絕緣主要有匝間絕緣、對(duì)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(duì)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)2023/2/239以B級(jí)絕緣為例：定子繞組溫升限度為80°C，電阻法測(cè)量。勵(lì)磁繞組溫升限度為80°C，電阻法測(cè)量。鐵心溫度限度為80°C，溫度計(jì)法測(cè)量。集電環(huán)溫升限度為80°C，溫度計(jì)法測(cè)量。2．同步發(fā)電機(jī)的溫升要求2023/2/240300MW水氫氫機(jī)組水系統(tǒng)定子繞組導(dǎo)線：空心和實(shí)心導(dǎo)線的組合形式。冷卻水進(jìn)入發(fā)電機(jī)勵(lì)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(guò)濾器重新回到發(fā)電機(jī)勵(lì)端的匯水總管。3.同步發(fā)電機(jī)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(dòng)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)2023/2/242300MW水氫氫機(jī)組氫系統(tǒng)發(fā)電機(jī)定子機(jī)座、端