同步發(fā)電機課件之發(fā)電機結構

同步發(fā)電機課件之發(fā)電機結構第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四汽輪發(fā)電機的主要結構部件包括：定子機座、定子鐵芯、定子繞組、轉子本體、轉子繞組、定子端蓋等。圖為發(fā)電機的總裝配圖，發(fā)電機采用定子空外冷、轉子空內(nèi)冷，密閉空氣自通風循環(huán)冷卻。定子繞組（電樞繞組），是發(fā)電機進行能量轉換的心臟部位。定子鐵芯是電機的主要部件，它起著構成主磁路和固定定子繞組的重要作用。一般要求導磁性能好，損耗低，剛度好，振動小，并在結構及通風系統(tǒng)布置上能有良好的冷卻效果。第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機定子槽內(nèi)結構1槽楔；2波紋板；3—熱彈性絕緣第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四汽輪發(fā)電機轉子的作用是傳遞汽輪機供給的負載轉矩，支撐旋轉的勵磁線圈，形成良好的磁通路徑和轉子散熱通道，因此對轉子結構、材料、加工工藝要求較高。汽輪發(fā)電機轉子采用隱極式。第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四圖1.1發(fā)電機結構總圖第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第6頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四基本結構形式

型式旋轉電樞式：旋轉磁極式：（大部分采用）只用于小容量電機；隱極式：氣隙均勻，適于高速旋轉，與汽輪機組合；凸極式：氣隙不均勻，旋轉時阻力大，轉速低，與水輪機合第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四12.2同步電機的主要結構與感應電機一樣，同步電機也是由定子及轉子兩大部分所組成，定子上有三相交流繞組；轉子上則有勵磁繞組，通入直流電流后，能產(chǎn)生磁場。12.2.1定子：同步電機的定子有時也稱為電樞，由定子鐵芯、電樞三相繞組、機座和端蓋等部件所組成。第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四同步電機的定子鐵芯是由硅鋼片沖制后疊裝而成。當大型同步電機沖片外圓的直徑大于1m時，由于材料標準尺寸的限制，必須做成扇形沖片，然后按圓周拼合起來疊裝而成。如圖所示：第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四12.2.2轉子：同步電機的轉子有兩種結構型式，即凸極式和隱極式。這是根據(jù)定轉子之間的氣隙的分布情況來定義的。見圖：第10頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四1）凸極式：有上圖可見，轉子有明顯的突出的磁極，氣隙分布不均勻。2）隱極式：轉子作成圓柱形，氣隙均勻分布。區(qū)別：對于高速旋轉的同步電機，在轉子結構上，我們采用隱極式，而對于低速旋轉的電機，由于轉子的圓周速度較低，離心力較小，故采用制造簡單、勵磁繞組集中安放的凸極式結構。大型同步發(fā)電機通常用汽輪機或水輪機作為原動機來拖動，故前者稱為汽輪發(fā)電機，后者稱為水輪發(fā)電機。汽輪發(fā)電機：轉速高，采用隱極式。水論發(fā)電機：轉速低，采用凸極式。第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四

第6章同步電機

什么是同步電機？一.同步電機和異步電機的區(qū)別①轉子繞組結構感應電機: 三相雙層疊繞組或其他交流繞組籠式繞組,構成閉合回路同步電機: 多為同心式繞組，外接直電源②轉子轉速和同步轉速的關系③繞組中的電流④氣隙大小的差別第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四二、同步電機的運行原理當勵磁繞組通以直流電之后，建立恒定的磁場，轉子轉速為n時，定子的導體感應交流電動勢，其頻率是第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四三.同步電機的分類①按運行方式和功轉換方向：同步發(fā)電機同步電動機同步調相機②按結構分 旋轉磁極式旋轉電樞式(小容量)③按磁極的形狀分： 隱極機凸極機④按原動機的類別分：汽輪發(fā)電機水輪發(fā)電機柴油發(fā)電機燃汽輪發(fā)電機風力發(fā)電機汽輪發(fā)電機——轉速高、離心力大(p=1,p=2)——隱極式水輪發(fā)電機——轉速低、極數(shù)多——凸極式第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四6.1.1同步電機的結構一、隱極同步發(fā)電機的基本結構

第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四線棒換位

定子電流較大，每槽一般只嵌放兩個有效導體(線棒)，為減少渦流損耗，每根導體常由多股截面為15mm2以下的扁銅線并聯(lián)而成，而有進行編織換位。第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四左江24MW發(fā)電機轉子在吊裝第22頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四水輪發(fā)電機模型第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四三峽左岸電站發(fā)電機簡介

三峽左岸水電站共安裝額定容量700MW的水輪發(fā)電機組14臺，總裝機容量為9800MW。其中1#、2#、3#、7#、8#、9#為德國伏伊特水電集團公司、德國西門子公司、通用電氣加拿大國際公司三家聯(lián)營體，簡稱VGS生產(chǎn)制造；4#、5#、6#、10#、11#、12#、13#、14#為ALSTOM公司生產(chǎn)制造

第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四左岸發(fā)電機簡介三峽左岸電站水輪發(fā)電機組為混流式，采用立軸半傘式三導軸承結構，下導與推力采用推導聯(lián)合軸承。機組額定轉速75r/min，額定工作水頭為80.6m。發(fā)電機冷卻方式采用半水冷，即定子繞組采用直接水冷，定子鐵芯和轉子繞組采用空冷的發(fā)電機。發(fā)電機與主變連接采用聯(lián)合單元接線，發(fā)電機出口不設斷路器，發(fā)電機中性點通過接地變壓器接地。機組制動采用電氣/機械制動的方式。第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四三峽左岸發(fā)電機技術參數(shù)序號技術名稱ALSTOMVGS1額定容量（MVA）777.8777.82最大容量（MVA）8408403額定電壓（KV）20204額定電流（A）22453.822453.85額定功率因數(shù)0.90.96額定頻率（HZ）50507額定轉速（r/min）75758每相支路數(shù)559單相對地電容（uf）1.352.03第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機各主要部件尺寸序號項目ALSTOMVGS1定子直徑20900mm21420mm2定子鐵芯外徑19690mm19310mm3定子鐵芯內(nèi)徑18800mm18500mm4定子鐵芯高度2850mm3130mm5靜止時的氣隙尺寸31.5mm32mm6轉子帶磁極直徑18757mm18433mm7發(fā)電機總重量3459000Kg3143000Kg第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機定子總裝配ALSTOM發(fā)電機ALSTOM發(fā)電機定子是由定子機座、定子鐵芯和定子繞組等主要部件組成。定子機座由定子鐵芯支撐環(huán)、20個垂直的斜元件、垂直筋板以及機座外壁等組成。機座分6瓣，現(xiàn)場組裝第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機定子總裝配定子鐵芯由硅鋼片、齒壓板、壓指、壓緊螺栓等組成。硅鋼片厚度為0.5mm，兩面均涂有F級絕緣漆，疊成總高度為3130mm，共46段疊片堆，47個通風槽；鐵芯拉緊螺栓位于鐵芯疊片中部，用絕緣套管與鐵芯疊片絕緣，與傳統(tǒng)的位于鐵芯疊片尾部相比拉緊效果好，有利于防止疊片翹曲變形和運行過程中松動。第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四定子繞組設計為三相雙層波形繞組，每相5支路并聯(lián)，共1080根羅貝爾線棒組成。繞組輪換數(shù)為1—8—14，每極每相槽數(shù)為9/4，節(jié)距為13發(fā)電機定子總裝配發(fā)電機定子總裝配第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機定子總裝配第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機定子總裝配VGS發(fā)電機vgs發(fā)電機定子是由定子機座、定子鐵芯和定子繞組等主要部件組成。定子機座分3瓣，現(xiàn)場組裝定子鐵芯由硅鋼片、齒壓板、壓指、壓緊螺栓等組成。硅鋼片厚度為0.5mm，兩面均涂厚度為7.5μmF級絕緣漆，疊成總高度為3130mm，共52段疊片堆，55個通風槽；鐵芯拉緊螺栓位于鐵芯疊片與定子機座之間。定子繞組設計為三相雙層波形繞組，每相5支路并聯(lián)，共1020根羅貝爾線棒組成。第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機定子總裝配

VGS發(fā)電機定子鐵芯第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機定子總裝配發(fā)電機定子繞組第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機轉子

VGS和ALSTOM發(fā)電機的轉子采用無軸結構，由轉子支架（包括轉子中心體和支臂部分）、磁軛和磁極等部件構成。轉子支架為圓盤式結構，在工地進行組裝焊接，且設有足夠數(shù)量的孔洞，以滿足發(fā)電機通風的要求和具有良好的導風性能；磁軛由高強度經(jīng)鈍化處理的冷軋薄鋼板組裝成的堅實結構；磁極包括磁極鐵心磁極繞組和阻尼繞組。第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機轉子

VGS發(fā)電機轉子第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機轉子InsulatingframesoffiberglassPolewindingbracePoleclampingtypeT-dovetailSteelframetoclampthepolewindingPolewindingterminalsPolewinding第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機轉子發(fā)電機轉子勵磁電氣特性和數(shù)據(jù)

序號項目ALSTOMVGS1額定勵磁電壓447V364V2最大負荷及功率因數(shù)為0.9下勵磁電壓473V380V3空載勵磁電流2233A2190A4額定負荷下的勵磁電流3917A3779A5勵磁繞組絕緣的最高耐壓(直流)8000V5000V6勵磁繞組90℃時的電阻0.107Ω0.0964Ω7勵磁繞組對地電容0.55μF2.6μF第39頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四線棒結構兩種發(fā)電機采用的是羅貝爾360度換位線棒，線棒由中心導體、水冷部件、主絕緣、電暈保護層等組成

ALSTOM發(fā)電機線棒中心導體部分由42根銅股線，單根銅股線表面噴有絕緣漆，層與層之間有一預浸漬環(huán)氧漆的墊條作為一層額外絕緣，以防層間短路。銅股線換位后留下的空隙用環(huán)氧云母膠填充，外面再加一層內(nèi)部半導體防電暈保護層；

VGS發(fā)電機線棒中心導體部分由24根銅股線，線棒的股間絕緣采用玻璃纖維和優(yōu)質云母材料。第40頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四線棒結構ALSTOM發(fā)電機水冷部件由6根不銹鋼空心導管和2個水箱組成；VGS發(fā)電機水冷部件由6根銅空心導管，作為中心導體的一部分。ALSTOM發(fā)電機線棒的主絕緣采用的是MICADURF級絕緣系統(tǒng)，它是由真空浸漬的合成樹脂絕緣帶和在無溶劑環(huán)氧樹脂中浸漬的高品質云母玻璃纖維帶組成。整根線棒由19層此絕緣帶連續(xù)半疊饒構成，形成后的線棒直線段主絕緣厚度為4.6mm，斜線段主絕緣厚度為3