大型发电机结构课件.ppt
三相同步发电机的基本结构,1定子 2凸极式转子,气隙不均匀，极弧底下气隙较小，极间部分较大。,凸极式电机结构特点,2022/11/28,2,转子上没有凸出的磁极，气隙均匀，转子呈圆柱形。,1定子 3隐极式转子,隐极式电机结构特点,2022/11/28,3,电源频率固定 转子结构与转速有关 火电厂和核电站的汽轮机拖动的发电机，转速高，转子宜作成细而长的隐极式，这种发电机通常称为汽轮发电机。 核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站用的大同小异，所不同的是由于蒸汽压力和温度都较低，所以同等功率机组的汽轮机体积比常规火电站的大。 水轮机拖动的发电机，转速低，因而要求有较多的磁极，转子宜作成短而胖的凸极式。,凸极式和隐极式电机应用场合,2022/11/28,4,汽轮机,同步发电机,励磁机,火电厂(heat-engine plant)的生产现场,汽轮发电机结构,2022/11/28,5,2022/11/28,6,用途：多用于汽轮发电机，一般为两极，转速为3000r/min。,一般汽轮发电机转子长度L和定子内径D之比为2-6.5。,隐极式同步发电机,2022/11/28,7,1、定子铁心 2、定子绕组 3、机座 4、端盖 5、转子铁芯 6、转子绕组（励磁绕组） 7、阻尼绕组 8、护环和中心环 9、集电环 10、风扇,大型汽轮发电机定子铁心槽,汽轮发电机完工后的定子,汽轮发电机结构,2022/11/28,8,汽轮发电机结构,定子外径较小时，采用圆形冲片，外径大于1m 时，采用扇形冲片，目的是减少漏磁，防止涡流引起过热。定子铁心两端用非磁性材料压板将其压紧，将整个铁心固定在定子机座上。沿定子铁心内圆表面的槽内放置三相定子绕组。,（1）定子铁心,2022/11/28,9,作用：？,构成电机磁回路和固定定子绕组,组成：？,为减少铁芯损耗，由0.35mm、0.5mm硅钢片叠成。各段叠片间有宽约10mm的通风槽，以改善定子铁心散热。,（1）定子铁心,2022/11/28,（2）定子绕组（电枢绕组）,作用：？,汽轮发电机结构,2022/11/28,11,产生对称的三相交流电动势，向负载输出三相交流电流，实现机电能量的转换,定子绕组由多个线圈组成，每个线圈用多股绝缘铜导线绕制而成。大型发电机由于尺寸大，定子线圈作成半匝式，为冷却需要，采用空心与实心导线组合的方式构成。,.机座内部有冷却风道。汽轮发电机机座一般采用钢板焊接而成。对机座的要求，除了使安装、运输方便外，还需要有足够的强度和刚度。正常和故障时能承受可能发生的最大应力，保证不产生不允许的变形。,汽轮发电机结构,2022/11/28,12,机座的作用：？,（3）机座,固定和支撑定子铁心及定子绕组等部件，通过机座将整个定子安装、固定在基础上。,一般用钢板焊接结构，也可采用灰铸铁或硅铝合金铸件，中等容量的电机端盖也有采用玻璃钢压制的。有足够的刚度。大型同步电机，由于端部漏磁通较大，所以固定端盖的螺栓宜加以绝缘，以防止漏磁通引起的涡流流过螺栓而使其发热。,（4）端盖,汽轮发电机结构,2022/11/28,13,端盖的作用:?,保护定子和转子的端部，使电机内形成一个与外界隔绝的风路系统。,汽轮发电机结构,转子组成转子铁芯励磁绕组阻尼绕组护环和中心环集电环风扇,功能：传递原动机供给的机械能、支撑旋转的励磁线圈、形成良好的磁通路径和转子散热通道，因此对转子结构、材料和加工工艺要求较高。,2022/11/28,14,转子绕组的通风口 护环 中心环 风扇,汽轮发电机转子外形,2022/11/28,15,一般采用优质合金钢锻制，铁心上开有两组对称的槽，槽与槽之间的部分称为齿，有两个齿特别宽称为大齿，其余的叫小齿。小齿嵌放励磁线圈，大齿形成磁极。大型电机为了加强转子表面冷却，大齿区也开有一些较小的槽并不安放线圈，只作通风用，这种槽称为通风槽。,汽轮发电机结构,2022/11/28,16,（5）转子铁心,作用：？,既有良好导磁性能，又有足够机械强度和刚度，构成电机的主磁极 。,转子铁心,2022/11/28,17,大型两极汽轮发电机转子，当长度与直径的比值较大时，为了减小振动的影响，常在大齿部分沿轴向每隔一定距离开有径向月牙槽，使大齿方向与小齿方向的刚度尽可能接近。有的电机在大齿开有槽，内装阻尼绕组，阻尼绕组构成自行短接的半鼠笼结构，用来改善发电机的稳定运行。,（5）转子铁心,汽轮发电机结构,2022/11/28,18,转子铁心结构,2022/11/28,19,（6）励磁绕组,汽轮发电机结构,由矩形绝缘扁铜线绕成同心式线圈，两线圈边分别放在大齿两侧所开的槽内，所有线圈串联。励磁绕组各线圈匝间有绝缘，对地也有 绝缘。,2022/11/28,20,作用：？,构成电机直流回路，通过电刷与外电路连接。,2022/11/28,21,汽轮发电机结构,由放在槽楔下的铜条和转子两端铜环焊接成闭合回路。,（7）阻尼绕组（一种短路绕组，大型电机有。）,2022/11/28,22,作用：？,在同步发电机短路或不对称运行时，利用其感应电流来削弱负序旋转磁场作用；发电机振荡时起阻尼作用，使振荡衰减。,组成：？,汽轮发电机转子绕组的端部在高速旋转中将承受巨大的离心力，并在通过励磁电流时产生热膨胀，造成径向和轴向位移为了避免因护环偏心引起的振动以及不对称运行或异步运行时因转子表面感应电流引起配合面上的电灼伤，要求护环与转子本体、护环与中心环之间有较紧密的配合。,汽轮发电机结构,2022/11/28,23,（8）护环和中心环,护环作用：？,中心环作用：？,用来套在转子绕组瑞部外面，防止径向位移,用来阻止轴向位移。,发电机转子装配,2022/11/28,24,.滑环又称集电环，一般用耐磨的锻钢制成，表面进行硬度处理，加工完的滑环表面要求光洁。汽轮发电机一般采用石墨或电化石墨电刷。电刷放在刷盒内，刷盒内有弹簧给电刷一个均匀的压力， 以防止电刷正运行时发生振动，使其与滑环间保持有良好的滑动接触。,汽轮发电机结构,2022/11/28,25,（9）集电环,滑环与电刷作用：?,将直流电引入到转动的励磁绕组。,（10）风扇,风扇作用：电机内部通风冷却一般装在转子两瑞，当发电机运行时，风扇随转子而转动，使冷却气体流过线圈和铁心，带走热量。,发电机总装,2022/11/28,27,凸极式同步发电机,用途：多用于水轮发电机。,一般水轮发电机转子长度L和定子内径D之比为0.125-0.07。,2022/11/28,28,水轮发电机(hydro-generator)的主要结构型式有卧式、立式和灯泡贯流式。通常小容量水轮发电机多采用卧式结构，中等容量水轮发电机采用立式或卧式结构，而大容量水轮发电机则广泛采用立式结构。,水轮发电机结构,2022/11/28,29,（a）立式水轮发电机 (b)卧式水轮发电机 (c) 灯泡贯流式水轮发电机,水轮发电机的三种结构形式,2022/11/28,30,立式水轮发电机分为：悬吊式和伞式。发电机推力轴承位于转子上部的统称为悬吊式，位于转子下部的统称为伞式。水轮发电机的结构型式对电站主厂房高度、起重机容量、机组本身技术经济指标、运行稳定性以及检修等方面都有直接影响，必须立足全局，对各种因素加以综合考虑后作出判断。一般低速大容量水轮发电机采用伞式，因为伞式机组总高度比悬吊式低，可降低电站主厂房高度和减轻机组重量。,水轮发电机结构,2022/11/28,31,伞式机组推力轴承直径较大，轴承损耗比悬吊式大。悬吊式机组适用于中、高速机组，优点是：机组径向机械稳定性较好、轴承损耗较小和维护检修方便。水轮发电机起动和投入并联所需时间较短，运行调度较灵活，电力系统中，除可用来担负基本负载外，还常用作调峰或作调相运行。一般采用空气冷却，容量相当大的发电机才考虑采用水内冷却方式。,水轮发电机结构,2022/11/28,32,定子铁心：扇形硅钢片叠成。铁心在叠装过程中将每层扇形片间接缝错开。厚度3060mm留出一冷却风道。铁心固定在机座内圆支持筋上，机座外壳与铁心外圆之间留有通风道。铁心内圆均匀分布有槽，槽内放置定子绕组。定子绕组：水轮发电机极数较多，每极每相槽数较小，为了改替电动势波形，广泛采用分数槽绕组。对于大容量的水轮发电机，为节省极间连接线一般采用单匝波绕组，因此上、下层导线可用两根线棒分别制造，嵌线后再连接起来。,1.定子,水轮发电机结构,2022/11/28,33,2.转子,水轮发电机结构,大中型采用空心，高强度钢锻造而成。,转轴,1-1.5mm钢板冲片叠成。,磁极,采用绝缘扁铜线绕制，套装在极上。,励磁绕组,2022/11/28,34,2.转子,水轮发电机结构,装在极靴部位，减少并联运行时转子振荡的振幅，中小容量电机磁极铁心是整体的，一般无阻尼绕组。,阻尼绕组,磁轭是磁路的一部分，磁极固定在其圆柱表面，磁轭和转子间用支架支撑。,磁轭与支架,2022/11/28,35,2.转子,水轮发电机结构,导轴承：约束轴线位移和防止轴摆动，承受径向力。推力轴承：承受转动部分全部重量及轴向水推力，水轮机关键部件。,轴承,2022/11/28,36,大型同步发电机的基本系统,一. 同步发电机的绝缘与冷却发电机运行时，由于绕组中的电流和磁路中交变的磁场会产生热量使发电机发热，温度升高，随着发电机单机容量的增加，温升也越来越高。由于铁心冲片的绝缘和线圈绝缘允许温度的限制，因此发电机必须加以冷却。,2022/11/28,37,定子绕组和转子绕组绝缘（1）定子绕组绝缘 匝间、层间、对地(槽绝缘)及连接线和引出线的绝缘。匝间绝缘：根据不同电压等级，采用聚酯漆包双玻璃丝包线或聚酰亚胺薄膜包双玻璃丝包线。层间绝缘：用玻璃布板做成的层间垫条来实现。对地绝缘和连接线及引出线绝缘：采用环氧玻璃粉云母多胶带。,1同步发电机的绝缘系统,2022/11/28,38,（2）转子绕组绝缘 主要有匝间绝缘、对地绝缘和引出线绝缘。匝间绝缘：导线本身的双玻璃丝包线或环氧玻璃坯布。对地绝缘：用环氧玻璃坯布和醇酸云母板构成。引出线绝缘：常用黄玻璃漆布管。,定子绕组和转子绕组绝缘,1同步发电机的绝缘系统,2022/11/28,39,以B级绝缘为例：定子绕组温升限度为80C ，电阻法测量。励磁绕组温升限度为80C，电阻法测量。铁心温度限度为80C，温度计法测量。集电环温升限度为80C，温度计法测量。,2同步发电机的温升要求,2022/11/28,40,300MW水氢氢机组水系统定子绕组导线：空心和实心导线的组合形式。冷却水进入发电机励端的汇水总管，经定子绕组空心导线，冷却定子绕组，然后，从汽端汇水总管流出，经水箱、水泵、水冷器、过滤器重新回到发电机励端的汇水总管。,3.同步发电机的冷却系统,2022/11/28,41,冷却水系统功能：保证向定子绕组不间断供水，监视水压、流量和电导率等参数。系统还设有自动水温调节器，以调节定子冷却水温度，使之保持基本稳定；设置了离子交换器，用以提高定子冷却水的水质。,3.同步发电机的冷却系统,2022/11/28,42,300MW水氢氢机组氢系统发电机定子机座、端盖、氢气冷却器、密封瓦及氢气管路构成全封闭气密结构。热氢通过发电机氢气冷却器由循环水冷却。满足发电机充氢、自动补氢、排氢以及中间气体介质置换工作的要求，应能自动监测和保持氢气的压力、规定纯度、冷氢温度、干燥度等。,3.同步发电机的冷却系统,2022/11/28,43,300MW水氢氢机组密封油系统氢气是一种良好的冷却介质，但易燃易爆，所以必须很好的密封，因此采用氢气冷却的发电机必须相应设置密封装置，用于阻止氢气外泄和空气的漏入。,3.同步发电机的冷却系统,2022/11/28,44,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
