(推薦)電氣設(shè)備實(shí)物結(jié)構(gòu)及實(shí)物接線

1、電氣設(shè)備實(shí)物結(jié)構(gòu)及實(shí)物接線目 錄發(fā)電機(jī)1汽輪發(fā)電機(jī)的構(gòu)造1定子5變壓器6電力變壓器的構(gòu)造6變壓器基礎(chǔ)原理11電動(dòng)機(jī)14籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)15繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)22第一部分 電檢設(shè)備接線30空氣開關(guān)30接觸器實(shí)物接線匯總31繼電器實(shí)物接線匯總35第二部分 繼電保護(hù)設(shè)備接線37電流互感器接線37電壓互感器接線37電度表接線38單相38三相39第三部分 熱工設(shè)備接線41電磁閥41發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)的構(gòu)造Steam Turbine Generator Structure這里介紹汽輪發(fā)電機(jī)的構(gòu)造，由于發(fā)電機(jī)大小不同，結(jié)構(gòu)也不相同，但主要部分的結(jié)構(gòu)與功能相同，本課件就汽輪發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與組成進(jìn)行

2、介紹，為顯示清楚，定子與轉(zhuǎn)子槽數(shù)都較少，定子線圈外形按導(dǎo)線繞制的線圈繪制（不是用銅條或銅管連接成的線圈）。發(fā)電機(jī)主要部件結(jié)構(gòu)則參考大中型汽輪發(fā)電機(jī)繪制。發(fā)電機(jī)主要由轉(zhuǎn)子與定子組成。汽輪發(fā)電機(jī)是同步發(fā)電機(jī)，由于汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速很高，故汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子只有一對磁極，在額定轉(zhuǎn)速每分鐘3000轉(zhuǎn)時(shí)輸出50赫茲的三相交流電。下面通過一個(gè)汽輪發(fā)電機(jī)模型來介紹汽輪發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造與組成。轉(zhuǎn)子由于大型汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)子磁極表面線速度達(dá)150m/s以上，離心力很大，故轉(zhuǎn)子直徑不能過大，大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子都為細(xì)長型。轉(zhuǎn)子圓周上沒有凸出的磁極（不像三相發(fā)電機(jī)模型中的轉(zhuǎn)子），轉(zhuǎn)子鐵芯是一個(gè)在圓周上開有一些槽的圓柱，在圓周

3、兩側(cè)各有一段槽距大的面稱為大齒，就是磁極（圖1所示），稱之為隱極式轉(zhuǎn)子。在槽中嵌有勵(lì)磁繞組，隱極式轉(zhuǎn)子將勵(lì)磁繞組分成多個(gè)線圈，便于安裝與加固。 勵(lì)磁繞組兩端通過集電環(huán)（滑環(huán)）接到勵(lì)磁電源，在轉(zhuǎn)子圓周兩側(cè)就形成北極與南極，旋轉(zhuǎn)時(shí)就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。圖1-隱極式轉(zhuǎn)子示意圖 圖2是汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯截面圖，中部是轉(zhuǎn)子鐵芯，外部是定子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯采用隱極式結(jié)構(gòu)。圖2-定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯截面圖3是放大的定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯截面圖，兩鐵芯間有氣隙。定子鐵芯的內(nèi)圓周有嵌放定子線圈的槽，在槽口兩側(cè)有固定槽楔的小槽，槽楔用途是壓住定子線圈。轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓周有嵌放轉(zhuǎn)子線圈的槽，在槽口兩側(cè)有小槽，用來固定槽楔

4、，在槽底有用于通風(fēng)的槽。圖3-定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯截面局部圖轉(zhuǎn)子鐵芯與軸用高強(qiáng)度高磁導(dǎo)率的合金鋼材整體制作，在轉(zhuǎn)子鐵芯部分有一些軸向與徑向的孔隙，用來通風(fēng)冷卻。由于各種電機(jī)冷卻方式不同，孔隙布置走向也不同，這里就不作介紹了，見圖4。圖4-汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組由多個(gè)線圈組成，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽中，多個(gè)線圈串聯(lián)起來組成轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子軸的勵(lì)磁端（簡稱勵(lì)端）安裝集電環(huán)，轉(zhuǎn)子繞組的兩個(gè)線端分別連接到兩個(gè)集電環(huán)。見圖5。圖5-嵌裝好繞組的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子嵌放好線圈后在槽口塞入槽楔，壓住槽內(nèi)線圈，線圈在槽外的端部用護(hù)環(huán)壓住，防止線圈被離心力甩出，見圖6。圖6-轉(zhuǎn)子線圈與護(hù)環(huán)為降低發(fā)電機(jī)的溫度，在轉(zhuǎn)子兩端

5、還裝有軸流風(fēng)扇對機(jī)內(nèi)氣體進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)。見圖7，這是整個(gè)轉(zhuǎn)子，是發(fā)電機(jī)中的旋轉(zhuǎn)部件。圖7-安裝好集電環(huán)與風(fēng)扇的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子定子因?yàn)槎ㄗ予F芯內(nèi)的磁通是在不停的變化，為防止渦流損耗，定子鐵芯采用多層硅鋼片疊成，硅鋼片涂絕緣漆相互絕緣。硅鋼片導(dǎo)磁良好。為通風(fēng)冷卻定子鐵芯分成多段，段間有縫隙實(shí)現(xiàn)徑向通風(fēng)。在定子鐵芯的兩端用壓圈與穿心螺桿壓緊定子鐵芯，見圖8。圖8-汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯變壓器電力變壓器的構(gòu)造Three-phase Transformer Structure這是一個(gè)三相電力變壓器的模型。從外觀看主要由變壓器的箱體、高壓絕緣套管、低壓絕緣套管、油枕、散熱管組成。三相電力變壓器移去變壓器箱體可看

6、到變壓器的鐵芯與繞組，鐵芯由硅鋼片疊成，硅鋼片導(dǎo)磁性能好、磁滯損耗小。在鐵芯上有A、B、C三相繞組，每相繞組又分為高壓繞組與低壓繞組，一般在內(nèi)層繞低壓繞組，外層繞高壓繞組。圖2左邊是高壓繞組引出線，右邊是低壓繞組引出線。電力變壓器的鐵芯與繞組把鐵芯與繞組放入箱體，繞組引出線通過絕緣套管內(nèi)的導(dǎo)電桿連到箱體外，導(dǎo)電桿外面是瓷絕緣套管，通過它固定在箱體上，保證導(dǎo)電桿與箱體絕緣。為減小因灰塵與雨水引起的漏電，瓷絕緣套管外型為多級(jí)傘形。右邊是低壓絕緣套管，左邊是高壓絕緣套管，由于高壓端電壓很高，高壓絕緣套管比較長。電力變壓器的絕緣套管變壓器箱體（即油箱）里灌滿變壓器油，鐵芯與繞組浸在油里。變壓器油比空氣

7、絕緣強(qiáng)度大，可加強(qiáng)各繞組間、繞組與鐵芯間的絕緣，同時(shí)流動(dòng)的變壓器油也幫助繞組與鐵芯散熱。在油箱上部有油枕，有油管與油箱連通，變壓器油一直灌到油枕內(nèi)，可充分保證油箱內(nèi)灌滿變壓器油，防止空氣中的潮氣侵入。電力變壓器的油枕與散熱管油箱外排列著許多散熱管，運(yùn)行中的鐵芯與繞組產(chǎn)生的熱能使油溫升高，溫度高的油密度較小上升進(jìn)入散熱管，油在散熱管內(nèi)溫度降低密度增加，在管內(nèi)下降重新進(jìn)入油箱，鐵芯與繞組的熱量通過油的自然循環(huán)散發(fā)出去。變壓器油循環(huán)散熱示意圖一些大型變壓器為保證散熱，裝有專門的變壓器油冷卻器。冷卻器通過上下油管與油箱連接，油通過冷卻器內(nèi)密集的銅管簇，由風(fēng)扇的冷風(fēng)使其迅速降溫。油泵將冷卻的油再打入油箱

8、內(nèi)，下圖是一臺(tái)容量為400000kVA的特大型電力變壓器模型，其低壓端電壓為20kV，高壓端電壓為220kV。大型電力變壓器采用油冷卻的變壓器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，由于油是可燃物，也就存在安全性問題。目前，在城市內(nèi)、大型建筑內(nèi)使用的變壓器已逐漸采用干式電力變壓器，變壓器沒有油箱，鐵芯與繞組安裝在普通箱體內(nèi)。干式變壓器繞組用環(huán)氧樹脂澆注等方法保證密封與絕緣，容量較大的繞組內(nèi)還有散熱通道，大容量變壓器并配有風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)散熱。由于材料與工藝的限制，目前多數(shù)干式電力變壓器的電壓不超過35kV，容量不大于20000kVA，大型高壓的電力變壓器仍采用油冷方式。變壓器基礎(chǔ)原理Transformer Fundament

9、als 變壓器是利用電磁學(xué)的電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能的一種電器設(shè)備，它可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能。 圖1是單相變壓器的原理模型，由鐵心與套在鐵心上的兩個(gè)繞組組成，鐵心由導(dǎo)磁性能好、磁滯損耗小的材料制成。與電源相連的線圈為一次繞組，與負(fù)載相連的線圈為二次繞組。 U1為輸入一次繞組的電壓，N1為一次繞組的匝數(shù)， U2為二次繞組輸出的電壓，N2為二次繞組的匝數(shù)。單相變壓器原理當(dāng)這是一個(gè)理想變壓器時(shí)，在一次繞組輸入按正弦規(guī)律變化的交流電，根據(jù)變壓器的基本原理有： U1/U2=N1/N2 =k     k=電壓比（

10、匝數(shù)比）   即輸出電壓U2=U1*N2/N1其輸入電壓，輸出電壓、鐵芯磁通的波形圖見圖2，圖中t表示波形移動(dòng)方向。單相變壓器波形圖請?jiān)诰€觀看單相變壓器的輸入輸出電壓波形動(dòng)畫我們平常使用的都三相交流電，圖3是三相變壓器的原理模型，它由A相繞組、B相繞組、C相繞組與鐵芯組成。三相變壓器原理三對繞組完全相同，每對繞組包含一次繞組與二次繞組，其匝數(shù)比為k。 三個(gè)一次繞組的相同端接在一起，三個(gè)二次繞組的相同端接在一起組成星形接法。 當(dāng)這是一個(gè)理想變壓器時(shí)，在一次繞組輸入按正弦規(guī)律變化的三相交流電時(shí)，根據(jù)變壓器的基本原理有： U1A、U1B、U1C分別為三相的輸入電壓，U2

11、A、U2B、U2C分別為三相的輸出電壓。 U1A/ U2A =U1B/ U2B =U1C/U2C=k  三相變壓器的輸入輸出電壓波形圖見圖4，圖中t表示波形移動(dòng)方向。三相變壓器三對繞組的波形圖請?jiān)诰€觀看三相變壓器的輸入輸出電壓波形動(dòng)畫。電動(dòng)機(jī)籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)The structure of the cage rotor induction motor 異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)Asynchronous Motor Structure定子與轉(zhuǎn)子三相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯由硅鋼片疊成，在鐵芯內(nèi)圓有許多槽，用來嵌放定子繞組，見圖1左圖。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯也由硅鋼片疊成，在鐵芯外圓有許多槽，用來

12、嵌放轉(zhuǎn)子繞組，見圖1中圖。圖1右圖是轉(zhuǎn)子鐵心插入定子鐵心示意圖，定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵心之間留有氣隙。 圖1-定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵心本電動(dòng)機(jī)模型是4極電動(dòng)機(jī)，輸入50周三相交流電時(shí)，產(chǎn)生每分鐘1500轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。定子鐵芯有24個(gè)槽，在槽內(nèi)嵌放著三相交流繞組，即定子繞組，三相繞組采用單層鏈?zhǔn)嚼@組，在本課件后面介紹其展開圖。圖2是嵌好繞組的定子。定子繞組引線通向機(jī)座外側(cè)的接線盒，接線盒內(nèi)接線見三相交流電機(jī)繞組課件。 圖2-嵌放繞組的定子鐵心 定子鐵芯固定在機(jī)座上，機(jī)座外面有散熱筋（散熱片）幫助定子散熱，機(jī)座由鑄鐵或鑄鋼鑄造。下圖是剖面的定子與機(jī)座圖。 圖3-剖面定子與機(jī)座三相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子

13、鐵芯外周的許多槽是用來嵌放轉(zhuǎn)子繞組，籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組是籠型結(jié)構(gòu)，俗稱鼠籠。鼠籠由銅條或（鋁條）與銅端環(huán)（鋁端環(huán)）組成，參見異步電動(dòng)機(jī)原理一節(jié)。但應(yīng)用最廣的小型異步電動(dòng)機(jī)采用在轉(zhuǎn)子鐵芯上直接澆鑄熔化的鋁液形成鼠籠轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)直接形成鋁條即繞組，并同時(shí)鑄出散熱的風(fēng)葉，簡單又結(jié)實(shí)，圖4是鑄有籠型繞組的轉(zhuǎn)子。圖4-籠型繞組的轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上裝有風(fēng)扇，風(fēng)扇的作用在后面介紹，這些就是異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，見圖5。圖5-籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)整機(jī)在機(jī)座兩端要安裝端蓋，端蓋起著支撐轉(zhuǎn)子的作用，同時(shí)密封電機(jī)。端蓋中部是軸承安裝孔，安裝好軸承后蓋上軸承蓋，在電動(dòng)機(jī)的后端還有風(fēng)扇罩，風(fēng)扇罩的作用在

14、后面介紹。圖6電機(jī)端蓋與風(fēng)扇罩把轉(zhuǎn)子插入定子中間，通過軸承安裝在端蓋上，端蓋安裝在機(jī)座上，裝上風(fēng)扇罩，一個(gè)三相交流異步電動(dòng)機(jī)就組成了。接入三相交流電源后定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場就可帶動(dòng)籠型轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。圖7與圖8是籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的剖視圖。圖7-籠型異步電動(dòng)機(jī)剖面圖圖8-籠型異步電動(dòng)機(jī)剖面圖機(jī)座裝上端蓋后，轉(zhuǎn)子與定子與定子繞組都密封在機(jī)座內(nèi)，能很好的防塵。定子與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量由機(jī)座外殼散熱，籠型轉(zhuǎn)子上的風(fēng)葉攪動(dòng)機(jī)內(nèi)空氣使熱量盡快傳到外殼上，外殼上的散熱片加大了散熱面積。這還不夠，在電機(jī)端蓋外還裝有風(fēng)扇罩，風(fēng)扇罩端部開有通風(fēng)孔，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時(shí)就像離心風(fēng)機(jī)，空氣從風(fēng)扇罩端部進(jìn)入，從風(fēng)扇罩與端蓋之間的空隙吹出，

15、吹向機(jī)座上的散熱片，大大加速了電機(jī)的散熱。圖9中的淺藍(lán)色箭頭線表示散熱氣流的走向。圖9-籠型異步電動(dòng)機(jī)的散熱通道圖10是籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)外觀圖。 圖10-籠型異步電動(dòng)機(jī)外觀圖三相交流異步電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，維護(hù)容易，價(jià)格低廉而廣受歡迎，應(yīng)用非常廣泛。定子繞組展開圖本機(jī)是4極24槽交流異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組采用單層鏈?zhǔn)嚼@法，較簡單，圖11是定子繞組展開圖。 圖11-4極24槽交流異步電動(dòng)機(jī)繞組展開圖繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)Wound Rotor Induction Motor Structure繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是三相交流異步電動(dòng)機(jī)的一種，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子繞組不是籠型，是用導(dǎo)線繞制的三相繞組

16、，下面通過一個(gè)模型介紹繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。 繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子鐵心與繞組與籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同，在鐵芯內(nèi)圓有24個(gè)槽，用來嵌放定子繞組，見圖1圖1-定子鐵心定子鐵芯的槽內(nèi)嵌放著定子繞組，即三相交流繞組，三相繞組按2極24槽雙層疊繞法繞制，連接成星形，接入三相交流電源就可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，見圖2，繞組的三個(gè)引出端線通過機(jī)座上的接線盒引出（圖中未顯示）。圖2-定子鐵心與繞組圖3是剖開的定子鐵芯與繞組圖。圖3-剖開的定子鐵芯與繞組繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯也由硅鋼片疊成，在鐵芯外圓有18個(gè)槽，用來嵌放轉(zhuǎn)子繞組，見圖4。圖4-轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵芯的槽內(nèi)嵌放著轉(zhuǎn)子繞組，三相繞組按2極18槽雙層疊繞法

17、繞制，連接成星形，接入三相交流電源也可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，見圖5。不管定子與轉(zhuǎn)子的槽數(shù)各為多少，定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組的極數(shù)必須相同，例如同為2極、4極、6極、8極等。 圖5-轉(zhuǎn)子鐵心與繞組轉(zhuǎn)子繞組線端通過集電環(huán)與電刷引出，下面通過一套較簡單的電刷與集電環(huán)裝置介紹其基本結(jié)構(gòu)。電刷由潤滑性與導(dǎo)電性好的石墨質(zhì)材料壓制而成，電刷裝在刷握內(nèi)，刷握上有壓緊電刷的彈簧壓片；刷握安裝在刷桿上，刷桿是絕緣的，刷桿上安裝3套獨(dú)立的刷握，位置對應(yīng)3個(gè)集電環(huán)，每套刷握有2個(gè)電刷，共有6個(gè)電刷。圖6中左圖是該電刷裝置的軸向視圖，中圖是該電刷裝置的徑向視圖，右圖是該電刷裝置的立體圖。實(shí)際使用的電刷壓簧一般采用在較長范圍內(nèi)壓力較穩(wěn)

18、定的彈簧片，如渦狀彈簧或恒壓彈簧，請參考鏈接的內(nèi)容。圖6-電刷結(jié)構(gòu)圖集電環(huán)較多采用黃銅或錳鋼等導(dǎo)電良好、潤滑耐磨的材料制成，3個(gè)獨(dú)立的集電環(huán)緊固在絕緣套筒上，保證環(huán)與環(huán)，環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間都是互相絕緣的。每個(gè)集電環(huán)通過一根導(dǎo)電桿引出作為接線端，導(dǎo)電桿穿過其他集電環(huán)時(shí)由絕緣套管隔開，3個(gè)導(dǎo)電桿分別連接3個(gè)集電環(huán)，相互絕緣。圖7左圖是剖開的集電環(huán)，表示導(dǎo)電桿與集電環(huán)的連接或絕緣，A導(dǎo)電桿直接連接集電環(huán)1，B導(dǎo)電桿穿過集電環(huán)1連接集電環(huán)2，C導(dǎo)電桿穿過集電環(huán)1與2連接集電環(huán)3。圖7中圖是完整的集電環(huán)；圖7右圖是集電環(huán)與電刷的組合圖，電刷被彈簧壓片壓向集電環(huán)，保證電刷與集電環(huán)的良好接觸。圖7-集電環(huán)結(jié)構(gòu)圖把

19、集電環(huán)緊固在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)子繞組的三根引出端線穿過轉(zhuǎn)軸上的槽連接到三個(gè)集電環(huán)上，在轉(zhuǎn)軸上還裝有散熱風(fēng)扇，見圖8（圖中沒表示線端與集電環(huán)的連接）。圖8-繞線感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子安裝在定子內(nèi)，由固定在機(jī)座兩端的端蓋支撐，轉(zhuǎn)子軸承安裝在端蓋上。在轉(zhuǎn)子集電環(huán)一側(cè)安裝著電刷罩，三個(gè)電刷固定在電刷罩內(nèi)，刷握上的彈簧緊壓著碳質(zhì)電刷，保持電刷與集電環(huán)緊密接觸，見圖9，三個(gè)電刷通過電刷罩上的接線盒引出（圖中未顯示）。圖9-繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)剖視圖本例中繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的散熱方式與籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同，這里不再介紹。圖10是繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的外觀圖。下面簡介繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制電路?；\型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大，特別是大型電動(dòng)機(jī)，降壓起動(dòng)電路復(fù)雜龐大，采用繞