浅析同步发电机的发热及冷却方式
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一
为 了解 决 这 个 问 题 ， 大 型 发 电机 中采 用 了 内冷 却 （ 接 冷 却 ） 在 直 的 气 体与绕组的表 面和铁心接触 ， 以带走 热量 ， 例如 在发电机 内部安 装 内 免 风 扇 或者 是在 外 部 安装 风 扇 以 实 现 冷 却 。 容 量 稍 微 大 一 些 的 ， 以 在 方 法 。 冷 却就 是 使 冷 却 介 质 直 接 与 导 线 接 触 ． 去 槽 绝 缘 的 温 度 差 ， 可 大 大 提 高 了冷 却 效 果 。 发 电 机外 部 用通 风 机来 冷 却 ． 这种 冷 却 方 式 叫 开启 式 空气 冷却 。
４水 内冷 ． 在 大 型发 电机 制 造 中 ， 几 十 年 的 发 展 是 采 用水 内 冷 系 统 。 水 内 近 水 轮 发 电机 的 容 量 一 般 很 大 ， 因而 能 量 损 耗 也 很 大 ， 是 水 轮 发 但 冷 发 电机 的绕 组 导 体 是 空 心 的 ， 纯 净 的蒸 馏 水 通过 导 体 内 部 带 走 热 用 电 机 的 直 径 大 、 积 大 ， 向 长 度 短 ， 些 结 构 上 的特 点 对冷 却 是 有 利 体 轴 这 因 所 的， 因而 ， 水轮发 电机的冷却问题 ， 相对来 讲 ， 比较容易解 决。 近几年世 量 。 为 绕 组上 有 电压 。 以冷 却 水 必 须 通 过 绝 缘 水 管 与绕 组 相 连 接 ．
一
、
般地 ． 由于 中 小 型 同 步 发 电 机 容 量 比 较 小 ， 以 在 冷 却 问题 上 绕 组 导 体 内部 与 绝 缘 层 外 部 的温 差 比较 大 ．这 时 即使 表 面 冷 却 很 强 ， 所 而 绕 组 内部 温 度 仍 然 很 高 ， 强 表 面 冷 却 只 能 起 到 次 要 的 作 用 了。 加 碰 到 的 困难 并 不 大 ． 常采 用 表 面 冷 却方 式 。 通 所谓 表 面 冷 却 ， 是 冷 却 就
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。科教视 野ｏ
２０ ０７年 第 ２式
张 庆军 （ 新汶 矿 业集 团职 工大 学 山东
莱芜
２ １０ ） ７ ０ １
摘要 ： 文介绍 同步发 电机 的发 热及 冷却 问题 ， 本 着重分析 汽轮发 电机 的几种 冷却 方式及各 自优缺 点， 读者对发电机 的发 热及冷却方式有 使
二 、 轮 发 电机 的冷 却 水
要 界 上 所 造 出 的最 大 水 轮 发 电机 几 乎都 是 用 轴 向 通 风 空 气 表 面冷 却 的 。 并 在 端 接 部 分 有 特 殊 的 连 接 头 。转 子 采 用 水 内冷 时 ， 有 把 水 引 到 高 以 因 为 水 力 发 电 厂 厂 房 空气 比火 力 发 电 厂 要 清 洁 的 多 ， 开 启 式 通 风 比 速 旋 转 的转 子 上 去 的 进 水 装 置 ， 及 把 水 引 到 励 磁 绕 组 的进 水 盒 和 把 用 火 电 厂 的情 况 要 好 得 多 。 大 型 水 轮 发 电 机 则 采 用 封 闭 的 径 向通 风 冷 水从绕组 中引 出的出水盒。这些都对 电机结构提出了新 的技术要求 。 却。 但 是 ， 内 冷 比上 述 各 种 方 法 的 冷 却 效 果 好 的 多 ， 是 由 于水 的 水 这 热 容 量 大 ． 热 和 散 热 能 力 强 ， 需 要 较 少 的冷 却介 质 就 可 以使 绕 组 导 只 温 度 保 持 在 允 许 温 升 之 内。 三 峡 水 轮 发 电机 采 用 “ 水 冷 ” 却 方 式 ， 半 冷 即定 子 线 圈采 用 直 接 水
一
个 较 为 全 面的 了解 。 关 键 词 ： 气冷 却 ； 空 氢冷 却 ； 面冷 却 ； 内 冷 表 水
求很严 ． 以免 大 量 的氢 气 泄 漏 ， 断 地 要 求 补 氢 。此 外 ， 气 和 氧 气 混 不 氢 ０ 引 言 ． 合还有 引起爆炸地危险 。为 了避免氧气漏人机 内 ． 整个电机包括轴承 同步发电机 中的损耗 ， 一方 面降低发 动机的效率 ， 另一方 面变 成 并使机 内氢气压力略大于大气压力。同时 ， 电机 热 量 ． 发 电机 发 热 ， 度 升 高 。 温 度 的 高 低 一 方 面决 定 于 损 耗 的 大 都要很好地加 以密封 ． 使 温 使 能 小 ． 时 又与 发 电机 的 冷却 方 式 有 关 系 。 温 升 太 高 ， 影 响 绝 缘 材 料 的机 壳 结 构 需 要 加 强 ， 得 万 一 在 机 内氢 气 发 生 爆 炸 的情 况 下 ， 经 同 而 将 的 寿命 ， 防碍 发 电机 安 全运 行 。 大 容 量 发 电 机 中 ， 常 是 由 于 发 热 问 受 得 住 机 内气 压 的突 然 上 升 而 不 致 破 裂 。 在 常 ３表 面冷 却 和 内冷 却 ． 题 使 发 电机 不 能 提 高 出 力 。 以 发 电机 的 冷 却 方 式 问 题 是 同 步 发 电 机 所 制 造 与运 行 中 的 一 项重 大课 题 。１ ５ ９ ９年 ， 功 地 将 定 子 与 转 子 水 内 冷 成 前 面提到 ， 中小 型 发 电机 中 一 般 都 用 表 面 冷 却 ， 了加 强 冷 却 可 为 例 在 技 术 应 用 到 汽 轮 发 电机 上 之后 ， 制 造 巨 大 容 量 的 发 电机 得 到 迅 猛 的 以增 大 冷 却 面 积 ． 如 在 定 子 铁 心 上 开 有 通 风槽 ． 转 子 铁 心 上 加 开 使 几 个 专 为 冷 却 用 的 ． 放 置 绕 组 的通 风 槽 ， 转 子 表 面 车 出小 沟 等 。 不 在 发 展 。不 同类 型 的 发 电机 对应 适 合 自身 特点 的 冷却 方 式 。 在 大 容 量 高 电压 的发 电机 中 ， 体 截 面 较 大 。 缘 层 比 较 厚 ， 此 导 绝 因 中小 型 同步 发 电 机 的 冷 却
为 了解 决 这 个 问 题 ， 大 型 发 电机 中采 用 了 内冷 却 （ 接 冷 却 ） 在 直 的 气 体与绕组的表 面和铁心接触 ， 以带走 热量 ， 例如 在发电机 内部安 装 内 免 风 扇 或者 是在 外 部 安装 风 扇 以 实 现 冷 却 。 容 量 稍 微 大 一 些 的 ， 以 在 方 法 。 冷 却就 是 使 冷 却 介 质 直 接 与 导 线 接 触 ． 去 槽 绝 缘 的 温 度 差 ， 可 大 大 提 高 了冷 却 效 果 。 发 电 机外 部 用通 风 机来 冷 却 ． 这种 冷 却 方 式 叫 开启 式 空气 冷却 。
４水 内冷 ． 在 大 型发 电机 制 造 中 ， 几 十 年 的 发 展 是 采 用水 内 冷 系 统 。 水 内 近 水 轮 发 电机 的 容 量 一 般 很 大 ， 因而 能 量 损 耗 也 很 大 ， 是 水 轮 发 但 冷 发 电机 的绕 组 导 体 是 空 心 的 ， 纯 净 的蒸 馏 水 通过 导 体 内 部 带 走 热 用 电 机 的 直 径 大 、 积 大 ， 向 长 度 短 ， 些 结 构 上 的特 点 对冷 却 是 有 利 体 轴 这 因 所 的， 因而 ， 水轮发 电机的冷却问题 ， 相对来 讲 ， 比较容易解 决。 近几年世 量 。 为 绕 组上 有 电压 。 以冷 却 水 必 须 通 过 绝 缘 水 管 与绕 组 相 连 接 ．
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般地 ． 由于 中 小 型 同 步 发 电 机 容 量 比 较 小 ， 以 在 冷 却 问题 上 绕 组 导 体 内部 与 绝 缘 层 外 部 的温 差 比较 大 ．这 时 即使 表 面 冷 却 很 强 ， 所 而 绕 组 内部 温 度 仍 然 很 高 ， 强 表 面 冷 却 只 能 起 到 次 要 的 作 用 了。 加 碰 到 的 困难 并 不 大 ． 常采 用 表 面 冷 却方 式 。 通 所谓 表 面 冷 却 ， 是 冷 却 就
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２０ ０７年 第 ２式
张 庆军 （ 新汶 矿 业集 团职 工大 学 山东
莱芜
２ １０ ） ７ ０ １
摘要 ： 文介绍 同步发 电机 的发 热及 冷却 问题 ， 本 着重分析 汽轮发 电机 的几种 冷却 方式及各 自优缺 点， 读者对发电机 的发 热及冷却方式有 使
二 、 轮 发 电机 的冷 却 水
要 界 上 所 造 出 的最 大 水 轮 发 电机 几 乎都 是 用 轴 向 通 风 空 气 表 面冷 却 的 。 并 在 端 接 部 分 有 特 殊 的 连 接 头 。转 子 采 用 水 内冷 时 ， 有 把 水 引 到 高 以 因 为 水 力 发 电 厂 厂 房 空气 比火 力 发 电 厂 要 清 洁 的 多 ， 开 启 式 通 风 比 速 旋 转 的转 子 上 去 的 进 水 装 置 ， 及 把 水 引 到 励 磁 绕 组 的进 水 盒 和 把 用 火 电 厂 的情 况 要 好 得 多 。 大 型 水 轮 发 电 机 则 采 用 封 闭 的 径 向通 风 冷 水从绕组 中引 出的出水盒。这些都对 电机结构提出了新 的技术要求 。 却。 但 是 ， 内 冷 比上 述 各 种 方 法 的 冷 却 效 果 好 的 多 ， 是 由 于水 的 水 这 热 容 量 大 ． 热 和 散 热 能 力 强 ， 需 要 较 少 的冷 却介 质 就 可 以使 绕 组 导 只 温 度 保 持 在 允 许 温 升 之 内。 三 峡 水 轮 发 电机 采 用 “ 水 冷 ” 却 方 式 ， 半 冷 即定 子 线 圈采 用 直 接 水
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个 较 为 全 面的 了解 。 关 键 词 ： 气冷 却 ； 空 氢冷 却 ； 面冷 却 ； 内 冷 表 水
求很严 ． 以免 大 量 的氢 气 泄 漏 ， 断 地 要 求 补 氢 。此 外 ， 气 和 氧 气 混 不 氢 ０ 引 言 ． 合还有 引起爆炸地危险 。为 了避免氧气漏人机 内 ． 整个电机包括轴承 同步发电机 中的损耗 ， 一方 面降低发 动机的效率 ， 另一方 面变 成 并使机 内氢气压力略大于大气压力。同时 ， 电机 热 量 ． 发 电机 发 热 ， 度 升 高 。 温 度 的 高 低 一 方 面决 定 于 损 耗 的 大 都要很好地加 以密封 ． 使 温 使 能 小 ． 时 又与 发 电机 的 冷却 方 式 有 关 系 。 温 升 太 高 ， 影 响 绝 缘 材 料 的机 壳 结 构 需 要 加 强 ， 得 万 一 在 机 内氢 气 发 生 爆 炸 的情 况 下 ， 经 同 而 将 的 寿命 ， 防碍 发 电机 安 全运 行 。 大 容 量 发 电 机 中 ， 常 是 由 于 发 热 问 受 得 住 机 内气 压 的突 然 上 升 而 不 致 破 裂 。 在 常 ３表 面冷 却 和 内冷 却 ． 题 使 发 电机 不 能 提 高 出 力 。 以 发 电机 的 冷 却 方 式 问 题 是 同 步 发 电 机 所 制 造 与运 行 中 的 一 项重 大课 题 。１ ５ ９ ９年 ， 功 地 将 定 子 与 转 子 水 内 冷 成 前 面提到 ， 中小 型 发 电机 中 一 般 都 用 表 面 冷 却 ， 了加 强 冷 却 可 为 例 在 技 术 应 用 到 汽 轮 发 电机 上 之后 ， 制 造 巨 大 容 量 的 发 电机 得 到 迅 猛 的 以增 大 冷 却 面 积 ． 如 在 定 子 铁 心 上 开 有 通 风槽 ． 转 子 铁 心 上 加 开 使 几 个 专 为 冷 却 用 的 ． 放 置 绕 组 的通 风 槽 ， 转 子 表 面 车 出小 沟 等 。 不 在 发 展 。不 同类 型 的 发 电机 对应 适 合 自身 特点 的 冷却 方 式 。 在 大 容 量 高 电压 的发 电机 中 ， 体 截 面 较 大 。 缘 层 比 较 厚 ， 此 导 绝 因 中小 型 同步 发 电 机 的 冷 却