大型同步电机结构

叶片调节机构结构

调节器位于电机顶部，与油压装置、接 力器、操作油管组成叶片调节系统。调 节器主要由受油器、配压阀、操作机构 等三部分组成。调节器底座内装有固定 集油盆，它与调节器转动部分组成梳齿 迷宫环密封装置，使受油器的漏油不致 流入电动机内，而直接由集油盆的回油 管流入集油箱。
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A
A A-A
图3-7
导轴瓦
四、下机架

下机架为辐射式十字形结构，中间为下 油槽，槽内装有4块下导轴瓦，与电机轴 上的滑转子接触，导轴瓦由瓦架及抗重 螺丝支承，背面及上下面均有绝缘板承 托，以防轴电流引出。800 kW电动机的 下机架安装在定子下端面的内侧，800 kW以上电动机的下机架装在定子下端面 的下面。


（3）定子外壳有通风道，可集中一面出风， 在出风口处装有通风量为7.2 m3/h的轴流式引 风机，把热风排出泵房外。 3000 kW同步电动机的结构形式及外形尺寸与 1600 kW同步电动机的基本相同，区别是定子 铁芯及转子磁极铁芯较高。上、下油槽内均用 盘式油冷却器，进水温度要求低于25°C，用 30号透平油。
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图3-2 定子
1-机座；2-脱板；3-拉紧螺杆；4-线圈； 5-铁芯；6-工字垫条；7-齿压板


（2）铁芯。它由0.35～0.5 mm厚的扇形矽钢 片两面涂有绝缘漆经叠压而成。 空冷式铁芯，其高度常分为若干段，每段高 40～45 mm，段与段之间放10 mm厚的工字形 衬条，作为通风散热的风沟，铁芯上下端放齿 压板，用拉紧螺杆把矽钢片收紧，铁芯外圆有 燕尾槽，通过托板和拉紧螺杆，将整个铁芯固 定在机座上，铁芯内圈有嵌线槽，供嵌放绕组 线圈用。

（3）线圈 定子线圈用带有绝缘的扁铜线外包绝缘 布绕制而成。6 kV定子线圈采用叠绕式， 即在定子铁芯槽内放上下两层线圈，嵌 线时把叠绕线圈的两层相连，并分别嵌 入相邻的指定槽内，分上层和下层依次 叠装，使之联成一体。

线圈嵌入定子铁芯后，再用层压板或酚 醛压合塑料制成的槽楔打紧。线圈的端 部用绝缘绳绑扎在支持环上，为便于测 量电机运行时的线圈温度，在某些线圈 的底层及层间，埋有电阻温度计。
（3）推力瓦 为锻钢件，在扇形分块面上，铸有一层厚5 mm的锡基轴承合金，轴瓦底部开有放抗重螺 丝的圆孔，为防止磨损，在孔与螺丝头之间放 有一块紫铜垫板，瓦及抗重螺丝为静止部件， 并用细纹螺丝支承在上油槽底的瓦架上。
A C C A-A A
C-C
图3-6 推力轴瓦


（4）导轴瓦。它是用锻钢 制成的圆弧形径向轴瓦， 钢坯上铸有5 mm厚的锡基 轴承合金，用抗重螺丝及 托板横向固定在瓦架上， 控制着主轴的径向位移， 瓦的反面以及上下面均有 绝缘垫板，以防轴电流引 出。 上下导轴瓦及推力瓦中， 各有两块装有铜热电阻温 度计，以控制运行时的瓦 温，当瓦温超过70°C时， 便自动停机。
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油位
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图3-8 下机架 1－电机轴；2－挡板；3－下机架；4－盖板；5－下导轴承；6－油冷却器； 7－挡油筒；8－底环；9－耐油橡胶绳
1600 kW与3000 kW立式同步电动 机结构


1600kW电动机与800kW电动机的结构大 致相同，但也有不同，具体如下。 （1）上油缸内装8块推力瓦及上导轴瓦； 抗重螺丝支承在推力瓦中心，故需顶转 子使镜板与推力瓦之间形成油膜后才能 起动。
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图 3-1
800kW立式同步电动机
1-定子；2-转子；3-上机架；4-推力瓦；5-上导轴承；6-推力头； 7-炭刷架；8-集电环； 9-下机架；10-下导轴承
一、定子


定子由机座、铁芯和线圈等部件组成，其结构 作用如下。 （1）机座。即定子的外壳，一般用钢板焊接 而成，它必须具有较大的刚度，以免变形和振 动。机座的上法兰面支承着上机架传来的全部 重量和作用力；下法兰面是整个电机的基础； 四周筒壁是定子铁芯等部件的支承部分，筒壁 上开有若干圆孔，供电机散热用。
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（2）轮辐。它是固定磁轭并传递扭矩的 部件，一般为铸钢件。

（3）磁轭。它用作产生转动惯量和固定 磁极用，同时也是磁路的一部分。一般 用热套的方法套在主轴上，磁轭外圆上 设有T形槽或螺孔，供固定磁极用。
1—磁轭 2—T型键(固定) 3—传动键 4—转子中心体 5—垫片


（4）磁极。它是产生磁场的主要部件，由磁 极铁芯、励磁线圈及阻尼条三部分组成，用T 形或螺杆式接头固定在磁轭上，通过改变磁极 与磁轭之间木垫板厚度调整磁极外缘的不圆度。 磁极铁芯是用1～1.5 mm厚的矽钢片，经冲压 成形后叠压而成，上下加极靴压板，并用双头 螺栓拉紧，铁芯励磁线圈用扁铜条匝在磁极铁 芯上，匝层间用粘贴石棉纸或玻璃丝布作为绝 缘隔层。
大型水泵关键部件结构


螺旋槽式水泵油轴承结构 叶片调节机构结构
螺旋槽式水泵油轴承结构

油轴承的轴承体为分半式铸铁件，瓦衬 用6号锡基轴承合金，轴承的上面为上油 箱及油箱盖，油箱的储油量为1.5 kN， 用32号透平油。油的冷却靠油箱内的环 形管油冷却器，冷却水的压力为0.2 MPa， 实践表明，该冷却器可以不用。轴承下 面为转动油盆，它通过卡圈固定在泵轴 上，运行时随机转动。
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C
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图4-2 叶片调节机构原理示意图 1－操作架；2－耳柄；3－叶片；4－连杆；5－转臂；6－接力 器活塞；7－油箱；8－油泵；9－电动机；10－压缩空气管 ；11－贮压器；12－回油管；13－进油管；14－手轮；15－伺 服电机；16－配压阀活塞杆；17－回复杆；18－刻度盘叶片角 度；19－随动轴换向接头；20－受油器体；21－至活塞下腔 ；22－至活塞上腔；23－中间隔管；24－上操作油管；25－油 至操作油管内腔；26－油至操作油管外腔
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总间隙
～
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报警 水位 起动 水位 最高 最低油位
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图4-1
油轴承结构图
1-水泵轴;2-油面信号器;3-上油箱盖;4-上油箱;5-支承盘;6-转动油盘盖;7-转动油盘; 8-锡基轴承;9-卡圈;10-支承架;11-回油管;12-水位信号器;13-导叶体内腔; 14-油冷却器;15-供水管;16-下操作油管
二、配压阀

配压阀是由阀体、阀套、活塞和油管等 部件组成的三腔四通结构，主要用作调 配压力油进入受油器的内油管或外油管， 然后分别进入叶轮顶的接力器活塞下油 腔或上油腔，从而操作活塞杆调节叶片 的角度。
三、操作机构


操作机构由调节杆、蜗轮蜗杆、手轮及指示器 组成，用人工转动手轮或用伺服电机使调节杆 上下移动。调节杆通过回复杆的另一端与受油 器的随动轴连接，中间和配压阀的活塞杆连接， 从而构成调节器的刚性回复装置。 叶片调节采用手动操作和伺服电机自动控制相 结合的方法。当用手动操作时，将自动控制系 统中的蜗轮脱开；而自动调节时，操作手轮随 蜗轮一起旋转。
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高油位 低油位
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图3-4
上机架
罩壳；2-键；3-分半式卡环；4-推力头；5-油冷却器；6-挡油筒；7-观察窗 8-上导轴瓦；9-回油孔；10-推力轴瓦；11-耐油橡胶绳；12-电机轴
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推力轴承
（1）推力头 为铸钢件，径向用平 键，轴向用卡环，固 定在轴上随轴旋转， 推力头下面放两副分 半式绝缘垫，用带有 绝缘套的沉头螺丝与 镜板连接，以阻止形 成轴电流。


转动油盆内油位的高低，由电极液面传 送器传出，油由上油箱供给。上油箱的 油位经油管通过水泵层的油标看出。若 上油箱进水后，在油标内可以看出水面， 以便采取紧急措施进行处理。 油润滑轴承优点是稳定性好，轴瓦与轴 颈的磨损量小，因接触紧密，故由摆度 所引起的震动小；缺点是结构复杂，检 修维护麻烦，需要可靠的止水密封装置 和漏水排水装置，轴承制造精度和安装 要求高，时常发生漏水侵入油轴承的事 故。
大型立式同步电机结构

大型直联传动水泵机组一般采用立式同 步电动机。大型立式电机为分散式结构， 需在泵站现场安装组合。由于机组转动 部分重量和作用在叶片上的轴向水推力 全部靠电动机上机架中的推力轴承支承， 故又称悬吊式电机。


电动机运转时定子和转子所产生的热量，靠转子上下 的风扇，把定子上下进风道外的冷空气吸入来消散， 再通过定子外壳上的出风洞排出，把热空气散失站房 内或定子四周环形风道内，再由拔风机把热空气排出 室外，故称空气自冷却式。 缺点：容易把空气中的尘埃带入电机内部，聚集在定 子铁芯的散热面上，影响电机的通风和散热，严重时 会使定子矽钢片发生波浪形变形，引起异常的响声， 个别电机甚至会发出尖叫声。为此5000 kW以上的同 步电动机，在定子四周设有空气冷却器，其内通入冷 却水，把环形风道做成全封闭式，防止外面含有大量 灰尘的空气进入。
二、转子

转子由主轴、轮辐、磁轭、磁极等部件组成
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图3-4
转子
1-电机轴；2-轮辐；3-磁轭；4-风扇；5-阻尼环； 6-阻尼条；7-铁芯；8-极靴压板；9-磁极线圈 10-磁极衬垫；11-双头螺栓

（1）主轴。它用来传递转矩并承受转子 部分的轴向力，800 kW同步电动机主轴 为实心轴，800 kW以上电机为配合全调 节叶轮，一般为空心轴。
一、受油器

受油器装在电机顶部，由受油器体、内油管和 外油管等零部件组成。在受油器内，将接力器 活塞上、下油腔内的油路分开，并通过一对分 离轴承，使随电机轴转动且有上下移动的操作 油管仅有上、下移动。受油器的作用是，把配 压阀通入受油器的高压油，分别送入接力器活 塞的上油腔或下油腔。当到达活塞下油腔时， 使活塞带动操作杆上升，叶片向正角度方向转 动；当进入活塞上油腔时，使活塞带动操作杆 下降，叶片向负角度方向转动。


（2）下机架放在定子下面作为单独层高部件， 下油缸内装8块下导轴瓦，油缸顶装有12只加 热电阻器，供非运行时干燥及冬季保温用。在 十字臂上装有4只制动闸，供开机前顶转子及 停机时刹车用。 在下机架下面装有测速发电机，发电机是靠二 根“O”型三角带由主轴带动转动，所发的直 流电供辅机仪表用，当主轴降到30％～35％的 额定转速时，测速发电机便发出信号，制动闸 便自动刹车。
三、上机架


上机架为辐射式十字形荷重机架，安装在定子 的上端面，用来承受电动机转子、水泵转动部 分的重量以及叶片上的水压力。 上机架顶部装有罩壳，内装炭刷架，中间为上 油槽（又称上油缸），槽底为推力轴承座，上 面装有8只抗重螺丝，顶着8块推力瓦，支承着 转动部分的重量。油槽中设有导轴瓦架，上面 装有4块上导轴瓦，用来控制主轴的径向位移； 油槽内装有供润滑、冷却用的透平油，油面控 制在上导轴瓦的中心位置，油由装在油槽内的 4只管组式油冷却器通水冷却。
图3-5 推力头
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1-卡环及定位螺钉；2-带有绝缘套的连 3-两副分半式绝缘垫； 接螺钉； 4-镜板；5-挡油筒
1、推力头 2、导向瓦 3、微调装置 4、推力瓦与承板 5、导轴承座
（2）镜板 为锻钢件，其材质和加工要求很高，如 尺寸精度（平行度、平直度）和表面粗 糙度都是电动机中要求最高的零件。 分半式绝缘垫一般用抗压性能好、耐冲 击、耐剪切的酚醛层压布板制成。


轴承的进油是利用转动油盆随机旋转所形成的 抛物线状的油压力，使转动油盆内的油沿油盘 中的进油孔进入轴与轴瓦之间，轴瓦上设有6 道成60°角的螺旋形油沟，压力油由于粘性， 在旋转的主轴带动下，沿油沟上升，起到润滑 轴承的作用。压力油上升到轴承顶部进入上油 箱后，再通过回油管使油又回到转动油盆。如 此循环不息，使轴承润滑。 轴承的上油量，取决于机组的转速和进油口直 径，对转速较高的机组，仅利用转动油盆所形 成的静压力，就能使油顺利地沿油沟上升，故 进油盘上的进油孔可钻成径向；但对转速低的 机组，为使油能顺利地沿油沟上升，通常将进 油孔钻成斜孔，以利用部分动压力进油。

立式同步电动机的定子和转子，是产生 电磁作用的主要部件，上机架、下机架、 推力轴承，上下导轴承、炭刷及滑环、 顶盖等是支持或辅助部件。转子及主轴 为转动部件，它与泵轴用刚性联轴器连 接，带动叶轮旋转作功。
800kW立式同步电动机结构

1.6 m弯管式轴流泵配用800 kW立式同步 电动机，其结构形式如图所示.