發電機結構(一)
發布日期:[2019-08-05] 點擊率:1 發電機基本構成
汽輪發電機主要由定子、轉子、端蓋和軸承等部件組成,具體的發電機結構見下圖。
2 發電機冷卻方式
發電機的發熱部件,主要是定子繞組、定子鐵芯(磁滯與渦流損耗)和轉子繞組。必須采用高效的冷卻措施,使這些部件所發出的熱量散發除去,以使發電機各部分溫度不超過允許值。
發電機采用水-氫-氫冷卻方式,即發電機定子繞組及引線是水內冷,發電機的轉子繞組是氫內冷,轉子本體及定子鐵芯是氫冷。為此,發電機還設有定子水冷系統,發電機氫冷系統和為防止氫氣從軸封漏出的密封油系統。
3 發電機定子
發電機定子主要由機座、定子鐵芯、定子繞組、端蓋等部分組成。
1) 機座與端蓋
機座是用鋼板焊成的殼體結構,它的作用主要是支持和固定定子鐵芯和定子繞組。此外,機座可以防止氫氣泄漏和承受住氫氣的爆炸力。
在機殼和定子鐵芯之間的空間是發電機通風(氫氣)系統的一部分。由于發電機定子采用徑向通風,將機殼和鐵芯背部之間的空間沿軸向分隔成若干段,每段形成一個環形小風室,各小風室相互交替分為進風區和出風區。這些小室用管子相互連通,并能交替進行通風。氫氣交替地通過鐵芯的外側和內側,再集中起來通過冷卻器,從而有效地防止熱應力和局部過熱。
端蓋是發電機密封的一個組成部分,結構如圖所示。為了安裝、檢修、拆裝方便,端蓋由水平分開的上下兩半構成,并設有端蓋軸承。在端蓋的合縫面上還設有密封溝,溝內充以密封膠以保證良好的氣密。
2) 定子鐵芯
定子鐵芯是構成發電機磁路和固定定子繞組的重要部件。為了減少鐵芯的磁滯和渦流損耗,定子鐵芯采用導磁率高、損耗小、厚度為0.5mm的 冷軋硅鋼片沖制而成。每層硅鋼片由數張扇形片組成一個圓形,每張扇形片都涂了耐高溫的無機絕緣漆。沖片上沖有嵌放線圈的下線槽及放置槽楔用的鴿尾槽。扇形沖片利用定子定位筋定位,通過球墨鑄鐵壓圈施壓,夾緊成一個剛性圓柱形鐵芯,用定位筋固定在內機座上。齒部是通過壓圈內側的非磁性壓指來壓緊。邊段鐵芯涂有粘接漆,在鐵芯裝壓后加熱,使其粘接成一個牢固的整體,進一步提高鐵芯的剛度。
為了減少端部漏磁通在壓圈和邊段鐵芯中引起的發熱,和在端部鐵芯中的附加電氣損耗,在壓圈上裝有全銅屏蔽;邊端鐵芯為階梯狀以增加鐵芯內園與轉子之間的氣隙;并在齒上沖有小槽。
轉子繞組端部存在大量的漏磁通,另外,發電機運行時定子繞組在鐵芯端部也產生大量的漏磁通,這些漏磁通主要是垂直進入端部定子鐵芯,從而感應出垂直于軸向的渦流,引起鐵芯端部過熱.發電機在欠勵條件下運行時,定子繞組會產生更多的漏磁通, 使鐵芯端部過熱更為嚴重。為了減少端部漏磁通在壓圈和邊段鐵芯中引起的發熱和在端部鐵芯中的附加電氣損耗,上海電機經營部采取了以下措施:
a) 鐵芯端部設計成階梯狀
鐵芯孔兩端逐漸放大,這可以防止轉子漏磁通量過多聚集在定子鐵芯端部,而且可以使部分漏磁通轉變成垂直于定子軸線的徑向磁通,從而減少損耗降低端部過熱。
b) 在轉子線圈端部采用非磁性護環。
通過勵磁繞組護環的去磁作用,增加了漏磁通的磁阻,從而減少了轉子端部漏磁通對定子鐵芯的影響。
c) 在鐵芯端部表面,采用一塊銅防護板,既所謂的電屏蔽環
采用電屏蔽的目的是防止端部大部分軸向漏磁通穿過鐵芯。因為鐵芯端部采用階梯形后,壓圈處的漏磁會有所增加,利用漏磁通能在銅防護板內產生的大量渦流,此渦流的方向將阻止漏磁通穿過。而銅與用作鐵芯端片的石墨鑄鐵相比,電阻率只有約1/5,根據磁穿透深度定律,損耗降到大約1/2,而且銅的導熱系數是石墨鑄鐵的5倍,因而,銅防護板不會出現過熱。
d) 鐵芯端部壓圈和鐵芯端板(壓指)采用高電阻率、低導磁率材料
這種材料增大了銅防護板和鐵芯間的磁阻,使漏磁通不易穿過鐵芯,高電阻率又使該部位渦流減小,故此部件也不會過熱。
e) 在鐵芯端部扇形體上開槽
由于在鐵芯端部扇形齒部開槽隙,使得渦流流動面積減少了約1/2,于是渦流損耗減小了約3/4。
f)冷卻風系統中,加強對端部的冷卻。
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