发电机介绍PPT课件
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20
发电电动机总体结构
总 体 结 构 （ 悬 式 ）
21
响洪甸发电电动机介绍
主 要 结 构
定子铁芯装配起吊
转子装配起吊
22
贯流式发电机
1992—1999
23
发电机支撑位置布置图
24
灯 泡 贯 流 式 机 组
25
转子轴系装配（卧式）
推力轴承
水推力
26
小道卡水轮发电机 （轴伸贯流）
27
28
➢竖井贯流式发电机
推力负荷只由水推力引起
7
三 峡 水 轮 发 电 机 三 维 剖 面 图
8
三 峡 发 电 机 总 体 方 案
9
DFEM水轮发电机结构
总 体 （源自文库伞 式 ）
10
龙滩发电机剖面图（空气冷却）
11
龙滩发电机剖面图（空气冷却）
12
转 子 轴 系
半 伞 式
13
DFEM水轮发电机典型产品
铁芯由扇形硅钢片、通风槽片、定位筋、齿压板、拉紧 螺杆等部件组成
➢定子铁芯应采取防振措施
振动原因：谐波磁动势和主磁场相互作用；定子和转子 不同心；定子或转子不圆；机座及铁芯合缝处松动；铁 芯装压不紧；机械共振
➢电磁设计是发电机设计的关键和基础，所有工作都 是以电磁设计为基本点展开。
电磁设计工作量不到整个发电机组设计工作量的10%。
29
发电机设计
机械设计（为满足电磁设计需要而进行的结构上的
保证）
➢技术设计
总体结构的布置、选型，各部件、各工况下的的刚、强度、 应力、通风、冷却计算等。
➢施工图纸设计
提出各工件的具体尺寸、材料、工艺方法、加工要求等。 设计工作量为整个发电机组设计工作量的90%以上。
➢煤炭燃烧产生蒸汽—推动汽轮机旋转—带动发电机 转子旋转
风能—机械能—电能 风力发电
➢风的动能—推动风叶旋转—带动发电机转子旋转
核能—机械能—电能 核能发电
➢核反应堆燃烧产生热量—推动汽轮机旋转—带动发 电机转子旋转
综上所述的发电机均是旋转磁极式交流
同步发电机
3
三峡发电站—世界最大的发电站
4
机械能转换为电能原理
发电机设计
电磁设计
➢目的：确定电机有效部分的尺寸、电磁负荷及热负 荷。
➢电机的有效部分：使机械能转变为电能应具有多大 尺寸、电流密度、磁密、冷却强度等，以满足技术 任务书所规定的容量和参数。
➢电磁计算方案不是唯一的，应选择最可靠的、最经 济的、工艺性好的、可运输的、外形小的、使用维 护方便的、具有高效率的方案。
法拉第电磁感应定理
➢只要运动的导体切割磁力线（磁场），在导 体两端就会产生感应电势 当发电机的转子被原动机带动旋转时， 磁极在空间旋转，产生旋转磁场，磁力线 切割了在定子铁芯槽中对称放置的三相绕 组，在绕组中就会产生感应电动势。电动
势（U)在外部用电设备形成的闭合回路中 产生电流(I)，就得到了电功率(P)，即将 机械能转换成电能：P=UI
水轮发电机技术讲座
• 发电机原理 • DFEM制造的水轮发电
机组类型 • 水轮发电机设计原则 • 水轮发电机主要部件的
制造、检查要点 • 水轮发电机的研究发展
方向 • 灯泡贯流式水轮发电机
发电机原理
2
水能—机械能—电能 水力发电
➢水的势能—水的动能—推动转轮旋转—带动发电机 转子旋转
化学能—机械能—电能 火力发电
制造质量即为达到和满足设计图纸、工艺文件的要求
设计工作是保证产品质量的关键!
30
水轮发电机行业标准
➢GB755-2000 旋转电机 定额和性能 ➢GB7894-2001 水轮发电机基本技术条
件 ➢GB8564-1988 水轮发电机组安装技术
规范 ➢JB3233-1987 大型水轮发电机产品质
量分等
二
滩
5
5
• 国内已运行机组
0
单机容量最大
M
• 最大容量642MVA • 额定电压18kV
W
水
轮
发
电
机
14
二 滩 发 电 机 总 体 方 案
15
总体布置
立
结
轴 、
构
双
设 计
导 、 半
伞
结
构
16
总体布置
17
DFEM水轮发电机结构
总 体 （ 悬 式 ）
18
发 电 机 装 配 （ 悬 式 ）
19
转 子 装 配 （ 悬 式 ）
承载旋转部件包括水推力的重量 旋转部件轴系的支撑力
32
发电机主要构成部件
辅助部件
➢冷却系统
铁损、铜损、风损和附加损耗、电气损耗的冷却 轴承润滑、搅拌损耗的冷却
➢轴承油润滑系统 ➢机组制动系统 ➢机组运行监测系统
各部件温度监测 各种可能事故的监测、报警、停机
➢机组运行保护系统
轴电流接地装置 灭火装置
➢工厂标准 DB
31
发电机主要构成部件
主要部件
➢定子（固定部分，参与电磁转换）
利用导体切割磁力线，在导体内感应交变电势，连成回路 形成电流，通过变电站将电能送入电网
➢转子（旋转部分，参与电磁转换）
通过励磁电流形成磁场 通过水轮机旋转，在气隙中形成旋转磁场
➢轴承包括机架（旋转和固定部件的摩擦界面）
5
气隙
6
水轮发电机总体型式
伞式：发电机推力轴承位于转子下方
➢全伞：无上导轴承
➢半伞：有上导轴承
一般转子为无轴结构
发电机稳定性好
悬式：发电机推力轴承位于转子上方
➢水轮发电机
➢发电电动机：蓄能机组
一般有上、下导轴承
上机架为承重机架
卧式：发电机轴系为水平布置
➢灯泡贯流式发电机
➢轴伸贯流式发电机
34
发 电 机 定 子 装 配
35
定子装配
定子是变换能量和承受扭矩、重量的主要 部件
定子结构设计
➢定子机座
有足够的刚度和强度，能满足运行时额定扭矩产 生的切向力和铁芯热膨胀引起的径向力，定子绕 组短路时短路扭矩产生的切向力，通过定位筋传 递到机座100周/秒的交变力，转子绕组两点短路 时引起的单向磁拉力
33
定子电磁设计关键点
定子铁芯内径Di（冲片内径）和有效铁芯长度 lt是水轮发电机的主要尺寸
定子槽数由经济、工艺、电气、结构等因素决 定
➢槽数应是定子分瓣数的整数倍，分瓣数由运输条件 及发电机的直径决定
➢槽数要满足绕组的3个对称条件、电气性能要求和 接线要求
➢槽数应保证硅钢片的合理剪裁
槽部的几何尺寸由电路和磁路计算结果确定
分瓣放置、运输及在制造、安装过程中起吊时引 起的应力，用千斤顶移动整圆定子时的弯曲应力
上机架和机组转动部分（包括水推力）等的重量 引起的轴向力（悬式）
36
定子结构特点
定子机座
• 机座分6瓣 • 大齿压板结构 • 整圆刚性好
37
38
定子装配
➢定子铁芯
是磁路的主要组成部分并用以固定绕组
机组运行时，铁芯要受到机械力、热应力、电磁力的综 合作用
发电电动机总体结构
总 体 结 构 （ 悬 式 ）
21
响洪甸发电电动机介绍
主 要 结 构
定子铁芯装配起吊
转子装配起吊
22
贯流式发电机
1992—1999
23
发电机支撑位置布置图
24
灯 泡 贯 流 式 机 组
25
转子轴系装配（卧式）
推力轴承
水推力
26
小道卡水轮发电机 （轴伸贯流）
27
28
➢竖井贯流式发电机
推力负荷只由水推力引起
7
三 峡 水 轮 发 电 机 三 维 剖 面 图
8
三 峡 发 电 机 总 体 方 案
9
DFEM水轮发电机结构
总 体 （源自文库伞 式 ）
10
龙滩发电机剖面图（空气冷却）
11
龙滩发电机剖面图（空气冷却）
12
转 子 轴 系
半 伞 式
13
DFEM水轮发电机典型产品
铁芯由扇形硅钢片、通风槽片、定位筋、齿压板、拉紧 螺杆等部件组成
➢定子铁芯应采取防振措施
振动原因：谐波磁动势和主磁场相互作用；定子和转子 不同心；定子或转子不圆；机座及铁芯合缝处松动；铁 芯装压不紧；机械共振
➢电磁设计是发电机设计的关键和基础，所有工作都 是以电磁设计为基本点展开。
电磁设计工作量不到整个发电机组设计工作量的10%。
29
发电机设计
机械设计（为满足电磁设计需要而进行的结构上的
保证）
➢技术设计
总体结构的布置、选型，各部件、各工况下的的刚、强度、 应力、通风、冷却计算等。
➢施工图纸设计
提出各工件的具体尺寸、材料、工艺方法、加工要求等。 设计工作量为整个发电机组设计工作量的90%以上。
➢煤炭燃烧产生蒸汽—推动汽轮机旋转—带动发电机 转子旋转
风能—机械能—电能 风力发电
➢风的动能—推动风叶旋转—带动发电机转子旋转
核能—机械能—电能 核能发电
➢核反应堆燃烧产生热量—推动汽轮机旋转—带动发 电机转子旋转
综上所述的发电机均是旋转磁极式交流
同步发电机
3
三峡发电站—世界最大的发电站
4
机械能转换为电能原理
发电机设计
电磁设计
➢目的：确定电机有效部分的尺寸、电磁负荷及热负 荷。
➢电机的有效部分：使机械能转变为电能应具有多大 尺寸、电流密度、磁密、冷却强度等，以满足技术 任务书所规定的容量和参数。
➢电磁计算方案不是唯一的，应选择最可靠的、最经 济的、工艺性好的、可运输的、外形小的、使用维 护方便的、具有高效率的方案。
法拉第电磁感应定理
➢只要运动的导体切割磁力线（磁场），在导 体两端就会产生感应电势 当发电机的转子被原动机带动旋转时， 磁极在空间旋转，产生旋转磁场，磁力线 切割了在定子铁芯槽中对称放置的三相绕 组，在绕组中就会产生感应电动势。电动
势（U)在外部用电设备形成的闭合回路中 产生电流(I)，就得到了电功率(P)，即将 机械能转换成电能：P=UI
水轮发电机技术讲座
• 发电机原理 • DFEM制造的水轮发电
机组类型 • 水轮发电机设计原则 • 水轮发电机主要部件的
制造、检查要点 • 水轮发电机的研究发展
方向 • 灯泡贯流式水轮发电机
发电机原理
2
水能—机械能—电能 水力发电
➢水的势能—水的动能—推动转轮旋转—带动发电机 转子旋转
化学能—机械能—电能 火力发电
制造质量即为达到和满足设计图纸、工艺文件的要求
设计工作是保证产品质量的关键!
30
水轮发电机行业标准
➢GB755-2000 旋转电机 定额和性能 ➢GB7894-2001 水轮发电机基本技术条
件 ➢GB8564-1988 水轮发电机组安装技术
规范 ➢JB3233-1987 大型水轮发电机产品质
量分等
二
滩
5
5
• 国内已运行机组
0
单机容量最大
M
• 最大容量642MVA • 额定电压18kV
W
水
轮
发
电
机
14
二 滩 发 电 机 总 体 方 案
15
总体布置
立
结
轴 、
构
双
设 计
导 、 半
伞
结
构
16
总体布置
17
DFEM水轮发电机结构
总 体 （ 悬 式 ）
18
发 电 机 装 配 （ 悬 式 ）
19
转 子 装 配 （ 悬 式 ）
承载旋转部件包括水推力的重量 旋转部件轴系的支撑力
32
发电机主要构成部件
辅助部件
➢冷却系统
铁损、铜损、风损和附加损耗、电气损耗的冷却 轴承润滑、搅拌损耗的冷却
➢轴承油润滑系统 ➢机组制动系统 ➢机组运行监测系统
各部件温度监测 各种可能事故的监测、报警、停机
➢机组运行保护系统
轴电流接地装置 灭火装置
➢工厂标准 DB
31
发电机主要构成部件
主要部件
➢定子（固定部分，参与电磁转换）
利用导体切割磁力线，在导体内感应交变电势，连成回路 形成电流，通过变电站将电能送入电网
➢转子（旋转部分，参与电磁转换）
通过励磁电流形成磁场 通过水轮机旋转，在气隙中形成旋转磁场
➢轴承包括机架（旋转和固定部件的摩擦界面）
5
气隙
6
水轮发电机总体型式
伞式：发电机推力轴承位于转子下方
➢全伞：无上导轴承
➢半伞：有上导轴承
一般转子为无轴结构
发电机稳定性好
悬式：发电机推力轴承位于转子上方
➢水轮发电机
➢发电电动机：蓄能机组
一般有上、下导轴承
上机架为承重机架
卧式：发电机轴系为水平布置
➢灯泡贯流式发电机
➢轴伸贯流式发电机
34
发 电 机 定 子 装 配
35
定子装配
定子是变换能量和承受扭矩、重量的主要 部件
定子结构设计
➢定子机座
有足够的刚度和强度，能满足运行时额定扭矩产 生的切向力和铁芯热膨胀引起的径向力，定子绕 组短路时短路扭矩产生的切向力，通过定位筋传 递到机座100周/秒的交变力，转子绕组两点短路 时引起的单向磁拉力
33
定子电磁设计关键点
定子铁芯内径Di（冲片内径）和有效铁芯长度 lt是水轮发电机的主要尺寸
定子槽数由经济、工艺、电气、结构等因素决 定
➢槽数应是定子分瓣数的整数倍，分瓣数由运输条件 及发电机的直径决定
➢槽数要满足绕组的3个对称条件、电气性能要求和 接线要求
➢槽数应保证硅钢片的合理剪裁
槽部的几何尺寸由电路和磁路计算结果确定
分瓣放置、运输及在制造、安装过程中起吊时引 起的应力，用千斤顶移动整圆定子时的弯曲应力
上机架和机组转动部分（包括水推力）等的重量 引起的轴向力（悬式）
36
定子结构特点
定子机座
• 机座分6瓣 • 大齿压板结构 • 整圆刚性好
37
38
定子装配
➢定子铁芯
是磁路的主要组成部分并用以固定绕组
机组运行时，铁芯要受到机械力、热应力、电磁力的综 合作用