发电机结构学习知识讲解

发电机结构知识讲解

发电机结构介绍

1 发电机基本构成

汽轮发电机主要由定子、转子、端盖和轴承等部件组成，具体的发电机结构见下图。 2 发电机冷却方式

发电机的发热部件，主要是定子绕组、定子铁芯(磁滞与涡流损耗)和转子绕组。必须采用高效的冷却措施，使这些部件所发出的热量散发除去，以使发电机各部分温度不超过允许值。

发电机采用水-氢-氢冷却方式，即发电机定子绕组及引线是水内冷，发电机的转子绕组是氢内冷，转子本体及定子铁芯是氢冷。为此，发电机还设有定子水冷系统，发电机氢冷系统和为防止氢气从轴封漏出的密封油系统。

3 发电机定子

发电机定子主要由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。

1)机座与端盖

机座是用钢板焊成的壳体结构，它的作用主要是支持和固定定子铁芯和定子绕组。此外，机座可以防止氢气泄漏和承受住氢气的爆炸力。

在机壳和定子铁芯之间的空间是发电机通风(氢气)系统的一

部分。由于发电机定子采用径向通风，将机壳和铁芯背部之间的空间沿轴向分隔成若干段，每段形成一个环形小风室，各小风室相互交替分为进风区和出风区。这些小室用管子相互连通，并能交替进行通风。氢气交替地通过铁芯的外侧和内侧，再集中起来通过冷却器，从而有效地防止热应力和局部过热。

端盖是发电机密封的一个组成部分，结构如图所示。为了安装、检修、拆装方便，端盖由水平分开的上下两半构成，并设有端盖轴承。在端盖的合缝面上还设有密封沟，沟内充以密封胶以保证良好的气密。轴瓦采用椭圆式水平中分面结构，轴瓦外园的球面形状保证了轴承有自调心的作用。

在转轴穿过端盖处的氢气密封是依靠油密封的油膜来保证。密封瓦为铜合金制成，内圆与轴间有间隙，装在端盖内圆处的密封座内。密封瓦分成四块，在径向和轴向均有卡紧弹簧箍紧，尽管密封瓦在径向可以随轴一起浮动，但在密封座上下均有销子可以防止它切向转动。密封油经密封座和密封瓦的油腔流入瓦和轴之间的间隙沿径向形成油膜以防止氢气外泄。

在滑环端轴承及油密封设有对地绝缘以防止轴电流损伤转轴。

2)机座隔振——定子弹性支撑

为了减低由于转子磁通对定子铁芯的磁拉力引起的双频振

动，以及短路等其它因数引起的定子铁芯振动对机座和基础的影响，在定子铁芯和机座之间采用卧式弹性隔振结构。

弹性隔振结构形式如左图所示：在定位筋的背部装弹簧板，弹簧板通过垫块，用螺栓固定在定位筋的背部，弹簧板中部与机座内的隔板相连，构成弹性隔振结构。3)定子铁芯

定子铁芯是构成发电机磁路和固定定子绕组的重要部件。为了减少铁芯的磁滞和涡流损耗，定子铁芯采用导磁率高、损耗小、厚度为0.5mm的优质冷轧硅钢片冲制而成。每层硅钢片由数张扇形片组成一个圆形，每张扇形片都涂了耐高温的无机绝缘漆。冲片上冲有嵌放线圈的下线槽及放置槽楔用的鸽尾槽。扇形冲片利用定子定位筋定位，通过球墨铸铁压圈施压，夹紧成一个刚性圆柱形铁芯，用定位筋固定在内机座上。齿部是通过压圈内侧的非磁性压指来压紧。边段铁芯涂有粘接漆，在铁芯装压后加热，使其粘接成一个牢固的整体，进一步提高铁芯的刚度。

为了减少端部漏磁通在压圈和边段铁芯中引起的发热，和在端部铁芯中的附加电气损耗，在压圈上装有全铜屏蔽;边端铁芯为阶梯状以增加铁芯内园与转子之间的气隙;并在齿上冲

有小槽。

转子绕组端部存在大量的漏磁通,另外,发电机运行时定子绕组在铁芯端部也产生大量的漏磁通,这些漏磁通主要是垂直

进入端部定子铁芯,从而感应出垂直于轴向的涡流,引起铁芯

端部过热.发电机在欠励条件下运行时,定子绕组会产生更多的漏磁通, 使铁芯端部过热更为严重。为了减少端部漏磁通在压圈和边段铁芯中引起的发热和在端部铁芯中的附加电气损耗,上海电机公司采取了以下措施:

a)铁芯端部设计成阶梯状铁芯孔两端逐渐放大,这可以防止转子漏磁通量过多聚集在定子铁芯端部,而且可以使部分漏磁通转变成垂直于定子轴线的径向磁通,从而减少损耗降低端部过热。

b)在转子线圈端部采用非磁性护环。通过励磁绕组护环的去磁作用,增加了漏磁通的磁阻,从而减少了转子端部漏磁通对定子铁芯的影响。

c)在铁芯端部表面,采用一块铜防护板,既所谓的电屏蔽环采用电屏蔽的目的是防止端部大部分轴向漏磁通穿过铁芯。因为铁芯端部采用阶梯形后，压圈处的漏磁会有所增加,利用漏磁通能在铜防护板内产生的大量涡流,此涡流的方向将阻止漏磁通穿过。而铜与用作铁芯端片的石墨铸铁相比,电阻率只有约1/5,根据磁穿透深度定律,损耗降到大约1/2,而且铜的导热系数是石墨铸铁的5倍,因而,铜防护板不会出现过热。d)铁芯端部压圈和铁芯端板(压指)采用高电阻率、低导磁率材料这种材料增大了铜防护板和铁芯间的磁阻，使漏磁通不易穿过铁芯，高电阻率又使该部位涡流减小，故此部件也不会过热。

e)在铁芯端部扇形体上开槽由于在铁芯端部扇形齿部开槽隙，使得涡流流动面积减少了约1/2，于是涡流损耗减小了约3/4。

f)冷却风系统中，加强对端部的冷却。

4)定子绕组

定子绕组的端部结构如下图所示，它是由嵌入铁芯槽内的绝缘线棒在端部联结成的线圈，绕组端部为篮式结构，并且由引线环连接成固定的相带。采用连续式F级环氧粉云母绝缘系统，表面有防晕处理措施。在负载运行条件下，定子绕组会产生自感应涡流损耗，为减少这种损耗，定子线棒采用了罗贝尔换位形式。所谓换位，就是在线棒编织时，让每根线棒沿轴向长度，分别处于槽内不同高度的位置，这样每根线棒的漏电抗相等，使每根导体内电流均匀，减少直线及端部的横向漏磁通在各股导体内产生的环流及附加损耗。

定子线棒由矩形的空心和实心股线混合编织而成，定子绕组就是通过空心股线中的水介质来冷却的。定子线棒端部的所有股线均焊接到水电接头上，通过铜带将两根线棒水电接头焊在一起形成电气连接，构成一匝线圈;而所有空心股线中的冷却水通过水电接头的水路接至靠滑环端的汇流母管，并经绝缘引水管进入线圈。在发电机的集电环端设有一条进水母管;在汽机端部设有一条出水母管。冷却水流通道为单向型，即从集电环端流向汽机端。