这儿介绍汽轮发电机的结构,由于发电机巨细不同,结构也不相同,但首要部分的结构与功用相同,本文就汽轮发电机的根本结构与组成进行介绍。为显现清楚,定子与转子槽数都较少,定子线圈外形按导线绕制的线圈制造(不是用铜条或铜管衔接成的线圈)。
汽轮发电机是同步发电机,首要由转子与定子组成。由于汽轮机的转速很高,故汽轮发电机的转子只要一对磁极,在额外转速每分钟3000转时输出50赫兹的三相交流电。下面通过一个汽轮发电机模型来介绍汽轮发电机的根本结构与组成。
由于大型汽轮发电机转速高,转子磁极表面线m/s以上,离心力很大,故转子直径不能过大,大型发电机转子都为细长型。转子圆周上没有凸出的磁极(不像三相发电机模型中的转子),转子铁芯是一个在轴向上开有一些槽的圆柱,在圆柱两边各有一段槽距大的面称为“大齿”,便是磁极(图1所示),称之为隐极式转子。在槽中嵌有励磁绕组,隐极式转子将励磁绕组分红多个线圈,便于装置与加固。
励磁绕组两头通过集电环(滑环)接到励磁电源,在转子圆周两边就构成北极与南极,旋转时就发生旋转磁场。
图2是汽轮发电机定子铁芯与转子铁芯截面图,中部是转子铁芯,外部是定子铁芯,转子铁芯选用隐极式结构。为了显现明晰,本模型定子铁芯与转子铁芯设为较少的槽数。
图3是扩大的定子铁芯与转子铁芯截面图,两铁芯间有气隙。定子铁芯的内圆周有嵌放定子线圈的槽,在槽口有固定槽楔的鸠尾槽,槽楔用处是压住定子线圈。转子铁芯的外圆周有嵌放转子线圈的槽,在槽口两边有鸠尾槽,用来固定槽楔,在槽底有用于通风的副槽。
转子大轴用高强度高磁导率的合金钢材全体制造,在转子本体和绕组上有一些轴向与径向的孔隙,用来通风冷却。由于各种电机冷却办法不相同,孔隙安置走向也不同,这儿就不作介绍了,见图4。
转子励磁绕组由多个线圈组成,嵌放在转子铁芯的槽中,多个线圈串联起来组成转子绕组,在转子轴的励磁端(简称励端)装置集电环,转子绕组的两个线端别离衔接到两个集电环。见图5。
嵌放好线圈后在槽口打入槽楔,压住槽内线圈,线圈在槽外的端部用护环压住,避免线。
为下降发电机的温度,在转子两头装有轴流或离心电扇对机内气体进行强制循环。见图7,这是整个转子,是发电机中的旋转部件。
由于定子铁芯内的磁通是在不断的改变,为避免涡流损耗,定子铁芯选用多层硅钢片叠成,硅钢片涂绝缘漆彼此绝缘。硅钢片导磁杰出。为通风冷却,定子铁芯分红多段,段间有缝隙完成径向通风。在定子铁芯的两头用压圈与穿心螺杆压紧定子铁芯,见图8。
在定子铁芯槽内嵌放定子的三相绕组,绕组方法一般为双层叠绕。每相绕组由多个线圈组成,按必定规则对称摆放,大型发电机的线圈只要几匝,是用一根根铜条或铜管弯成,在端部进行衔接构成线圈。本模型简化处理,线圈是由表皮绝缘的导线绕成多匝的线个线个引出线个是A、B、C相输出端,3个为中性线端,一起衔接到到电机下方的出线盒的瓷套管端子。
机座(机壳)由钢板卷制焊接而成,为保证刚度,在机壳内壁焊有多圈圆环筋与轴向筋。本模型圆环筋较宽,为便于冷却气体活动,开有多个通气孔。
装置好的机壳加端盖具有非常好的气密性,以避免冷却介质走漏。图12--发电机机壳
在定子铁芯的槽口刺进定子槽楔,压紧槽内线个线端衔接到出线盒的六个瓷套管端子,按三相四线输出。
转子的励磁电源衔接到电刷,电刷与集电环严密触摸,励磁电流先通过电刷,再通过集电环导通到转子励磁绕组。电刷由天然石墨制成,有很好的自润滑特性,导电杰出,电刷通过刷辫接到励磁端子。电刷装在刷盒内,可自在上下移动,压簧把电刷压向集电环。
图16左图是压簧,右图是较新的电刷在刷盒的状况,中图是磨损较多的电刷(待换电刷)在刷盒的状况。图16--电刷盒结构
在转子两头还要装置转子上的电扇,为了使电扇的气流依照指定途径活动,必定得装置上导风罩,见图18。
把机座两头的上半端盖装置好,发电机就拼装好了,图19是汽轮发电机的剖视图。
大型发电机发生的热量很大,必须有强有力的冷却办法,不相同的类型发电机的定子、转子、机座等首要结构根本相同,但冷却系统形形色色,也较杂乱。首要的冷却介质是氢气、水和空气。氢气比空气的密度小许多、导热系数大许多;水有很大的比热容、导热系数大、价格低廉。
冷却方法首要有:全氢冷发电机,电机定子绕组、转子绕组、定子铁芯均用氢气冷却。
氢气或空气如安在电机内循环则有多种途径,依据循环道路在定子铁芯与转子铁芯上制造冷却介质的通道。绕组水冷选用空心铜管作导线,在管内通水冷却。
图22是全氢冷发电机的氢气活动暗示图,机座彻底密封,在机壳靠两头设有氢气冷却器,氢气冷却器便是排管式热交换器,管内是活动的水,水通过电机外设备冷却。在机壳内部充溢氢气,电扇向两头抽出热氢气,热氢气通过氢气冷却器降温,再次进入定子与转子带走热量。图中浅蓝色箭头线暗示氢气的活动途径。(编注:编者触摸过的发电机组的冷却风路方向与此图相反。)



