同步發(fā)電機(jī)課件之發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

同步發(fā)電機(jī)課件之發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四汽輪發(fā)電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件包括：定子機(jī)座、定子鐵芯、定子繞組、轉(zhuǎn)子本體、轉(zhuǎn)子繞組、定子端蓋等。圖為發(fā)電機(jī)的總裝配圖，發(fā)電機(jī)采用定子空外冷、轉(zhuǎn)子空內(nèi)冷，密閉空氣自通風(fēng)循環(huán)冷卻。定子繞組（電樞繞組），是發(fā)電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的心臟部位。定子鐵芯是電機(jī)的主要部件，它起著構(gòu)成主磁路和固定定子繞組的重要作用。一般要求導(dǎo)磁性能好，損耗低，剛度好，振動(dòng)小，并在結(jié)構(gòu)及通風(fēng)系統(tǒng)布置上能有良好的冷卻效果。第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機(jī)定子槽內(nèi)結(jié)構(gòu)1槽楔；2波紋板；3—熱彈性絕緣第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的作用是傳遞汽輪機(jī)供給的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，支撐旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁線圈，形成良好的磁通路徑和轉(zhuǎn)子散熱通道，因此對(duì)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝要求較高。汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子采用隱極式。第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四圖1.1發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)總圖第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第6頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四基本結(jié)構(gòu)形式

型式旋轉(zhuǎn)電樞式：旋轉(zhuǎn)磁極式：（大部分采用）只用于小容量電機(jī)；隱極式：氣隙均勻，適于高速旋轉(zhuǎn)，與汽輪機(jī)組合；凸極式：氣隙不均勻，旋轉(zhuǎn)時(shí)阻力大，轉(zhuǎn)速低，與水輪機(jī)合第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四12.2同步電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與感應(yīng)電機(jī)一樣，同步電機(jī)也是由定子及轉(zhuǎn)子兩大部分所組成，定子上有三相交流繞組；轉(zhuǎn)子上則有勵(lì)磁繞組，通入直流電流后，能產(chǎn)生磁場(chǎng)。12.2.1定子：同步電機(jī)的定子有時(shí)也稱為電樞，由定子鐵芯、電樞三相繞組、機(jī)座和端蓋等部件所組成。第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四同步電機(jī)的定子鐵芯是由硅鋼片沖制后疊裝而成。當(dāng)大型同步電機(jī)沖片外圓的直徑大于1m時(shí)，由于材料標(biāo)準(zhǔn)尺寸的限制，必須做成扇形沖片，然后按圓周拼合起來疊裝而成。如圖所示：第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四12.2.2轉(zhuǎn)子：同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子有兩種結(jié)構(gòu)型式，即凸極式和隱極式。這是根據(jù)定轉(zhuǎn)子之間的氣隙的分布情況來定義的。見圖：第10頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四1）凸極式：有上圖可見，轉(zhuǎn)子有明顯的突出的磁極，氣隙分布不均勻。2）隱極式：轉(zhuǎn)子作成圓柱形，氣隙均勻分布。區(qū)別：對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)的同步電機(jī)，在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上，我們采用隱極式，而對(duì)于低速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，由于轉(zhuǎn)子的圓周速度較低，離心力較小，故采用制造簡(jiǎn)單、勵(lì)磁繞組集中安放的凸極式結(jié)構(gòu)。大型同步發(fā)電機(jī)通常用汽輪機(jī)或水輪機(jī)作為原動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)，故前者稱為汽輪發(fā)電機(jī)，后者稱為水輪發(fā)電機(jī)。汽輪發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)速高，采用隱極式。水論發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)速低，采用凸極式。第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四

第6章同步電機(jī)

什么是同步電機(jī)？一.同步電機(jī)和異步電機(jī)的區(qū)別①轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)感應(yīng)電機(jī): 三相雙層疊繞組或其他交流繞組籠式繞組,構(gòu)成閉合回路同步電機(jī): 多為同心式繞組，外接直電源②轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系③繞組中的電流④氣隙大小的差別第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四二、同步電機(jī)的運(yùn)行原理當(dāng)勵(lì)磁繞組通以直流電之后，建立恒定的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n時(shí)，定子的導(dǎo)體感應(yīng)交流電動(dòng)勢(shì)，其頻率是第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四三.同步電機(jī)的分類①按運(yùn)行方式和功轉(zhuǎn)換方向：同步發(fā)電機(jī)同步電動(dòng)機(jī)同步調(diào)相機(jī)②按結(jié)構(gòu)分 旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式(小容量)③按磁極的形狀分： 隱極機(jī)凸極機(jī)④按原動(dòng)機(jī)的類別分：汽輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)柴油發(fā)電機(jī)燃汽輪發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)——轉(zhuǎn)速高、離心力大(p=1,p=2)——隱極式水輪發(fā)電機(jī)——轉(zhuǎn)速低、極數(shù)多——凸極式第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四6.1.1同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)一、隱極同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四線棒換位

定子電流較大，每槽一般只嵌放兩個(gè)有效導(dǎo)體(線棒)，為減少渦流損耗，每根導(dǎo)體常由多股截面為15mm2以下的扁銅線并聯(lián)而成，而有進(jìn)行編織換位。第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四左江24MW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在吊裝第22頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四水輪發(fā)電機(jī)模型第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四三峽左岸電站發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介

三峽左岸水電站共安裝額定容量700MW的水輪發(fā)電機(jī)組14臺(tái)，總裝機(jī)容量為9800MW。其中1#、2#、3#、7#、8#、9#為德國(guó)伏伊特水電集團(tuán)公司、德國(guó)西門子公司、通用電氣加拿大國(guó)際公司三家聯(lián)營(yíng)體，簡(jiǎn)稱VGS生產(chǎn)制造；4#、5#、6#、10#、11#、12#、13#、14#為ALSTOM公司生產(chǎn)制造

第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四左岸發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介三峽左岸電站水輪發(fā)電機(jī)組為混流式，采用立軸半傘式三導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)，下導(dǎo)與推力采用推導(dǎo)聯(lián)合軸承。機(jī)組額定轉(zhuǎn)速75r/min，額定工作水頭為80.6m。發(fā)電機(jī)冷卻方式采用半水冷，即定子繞組采用直接水冷，定子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組采用空冷的發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)與主變連接采用聯(lián)合單元接線，發(fā)電機(jī)出口不設(shè)斷路器，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)通過接地變壓器接地。機(jī)組制動(dòng)采用電氣/機(jī)械制動(dòng)的方式。第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四三峽左岸發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù)序號(hào)技術(shù)名稱ALSTOMVGS1額定容量（MVA）777.8777.82最大容量（MVA）8408403額定電壓（KV）20204額定電流（A）22453.822453.85額定功率因數(shù)0.90.96額定頻率（HZ）50507額定轉(zhuǎn)速（r/min）75758每相支路數(shù)559單相對(duì)地電容（uf）1.352.03第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機(jī)各主要部件尺寸序號(hào)項(xiàng)目ALSTOMVGS1定子直徑20900mm21420mm2定子鐵芯外徑19690mm19310mm3定子鐵芯內(nèi)徑18800mm18500mm4定子鐵芯高度2850mm3130mm5靜止時(shí)的氣隙尺寸31.5mm32mm6轉(zhuǎn)子帶磁極直徑18757mm18433mm7發(fā)電機(jī)總重量3459000Kg3143000Kg第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機(jī)定子總裝配ALSTOM發(fā)電機(jī)ALSTOM發(fā)電機(jī)定子是由定子機(jī)座、定子鐵芯和定子繞組等主要部件組成。定子機(jī)座由定子鐵芯支撐環(huán)、20個(gè)垂直的斜元件、垂直筋板以及機(jī)座外壁等組成。機(jī)座分6瓣，現(xiàn)場(chǎng)組裝第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機(jī)定子總裝配定子鐵芯由硅鋼片、齒壓板、壓指、壓緊螺栓等組成。硅鋼片厚度為0.5mm，兩面均涂有F級(jí)絕緣漆，疊成總高度為3130mm，共46段疊片堆，47個(gè)通風(fēng)槽；鐵芯拉緊螺栓位于鐵芯疊片中部，用絕緣套管與鐵芯疊片絕緣，與傳統(tǒng)的位于鐵芯疊片尾部相比拉緊效果好，有利于防止疊片翹曲變形和運(yùn)行過程中松動(dòng)。第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四定子繞組設(shè)計(jì)為三相雙層波形繞組，每相5支路并聯(lián)，共1080根羅貝爾線棒組成。繞組輪換數(shù)為1—8—14，每極每相槽數(shù)為9/4，節(jié)距為13發(fā)電機(jī)定子總裝配發(fā)電機(jī)定子總裝配第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機(jī)定子總裝配第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機(jī)定子總裝配VGS發(fā)電機(jī)vgs發(fā)電機(jī)定子是由定子機(jī)座、定子鐵芯和定子繞組等主要部件組成。定子機(jī)座分3瓣，現(xiàn)場(chǎng)組裝定子鐵芯由硅鋼片、齒壓板、壓指、壓緊螺栓等組成。硅鋼片厚度為0.5mm，兩面均涂厚度為7.5μmF級(jí)絕緣漆，疊成總高度為3130mm，共52段疊片堆，55個(gè)通風(fēng)槽；鐵芯拉緊螺栓位于鐵芯疊片與定子機(jī)座之間。定子繞組設(shè)計(jì)為三相雙層波形繞組，每相5支路并聯(lián)，共1020根羅貝爾線棒組成。第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機(jī)定子總裝配

VGS發(fā)電機(jī)定子鐵芯第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機(jī)定子總裝配發(fā)電機(jī)定子繞組第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子

VGS和ALSTOM發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用無軸結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)子支架（包括轉(zhuǎn)子中心體和支臂部分）、磁軛和磁極等部件構(gòu)成。轉(zhuǎn)子支架為圓盤式結(jié)構(gòu)，在工地進(jìn)行組裝焊接，且設(shè)有足夠數(shù)量的孔洞，以滿足發(fā)電機(jī)通風(fēng)的要求和具有良好的導(dǎo)風(fēng)性能；磁軛由高強(qiáng)度經(jīng)鈍化處理的冷軋薄鋼板組裝成的堅(jiān)實(shí)結(jié)構(gòu)；磁極包括磁極鐵心磁極繞組和阻尼繞組。第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子

VGS發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子InsulatingframesoffiberglassPolewindingbracePoleclampingtypeT-dovetailSteelframetoclampthepolewindingPolewindingterminalsPolewinding第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電氣特性和數(shù)據(jù)

序號(hào)項(xiàng)目ALSTOMVGS1額定勵(lì)磁電壓447V364V2最大負(fù)荷及功率因數(shù)為0.9下勵(lì)磁電壓473V380V3空載勵(lì)磁電流2233A2190A4額定負(fù)荷下的勵(lì)磁電流3917A3779A5勵(lì)磁繞組絕緣的最高耐壓(直流)8000V5000V6勵(lì)磁繞組90℃時(shí)的電阻0.107Ω0.0964Ω7勵(lì)磁繞組對(duì)地電容0.55μF2.6μF第39頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四線棒結(jié)構(gòu)兩種發(fā)電機(jī)采用的是羅貝爾360度換位線棒，線棒由中心導(dǎo)體、水冷部件、主絕緣、電暈保護(hù)層等組成

ALSTOM發(fā)電機(jī)線棒中心導(dǎo)體部分由42根銅股線，單根銅股線表面噴有絕緣漆，層與層之間有一預(yù)浸漬環(huán)氧漆的墊條作為一層額外絕緣，以防層間短路。銅股線換位后留下的空隙用環(huán)氧云母膠填充，外面再加一層內(nèi)部半導(dǎo)體防電暈保護(hù)層；

VGS發(fā)電機(jī)線棒中心導(dǎo)體部分由24根銅股線，線棒的股間絕緣采用玻璃纖維和優(yōu)質(zhì)云母材料。第40頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四線棒結(jié)構(gòu)ALSTOM發(fā)電機(jī)水冷部件由6根不銹鋼空心導(dǎo)管和2個(gè)水箱組成；VGS發(fā)電機(jī)水冷部件由6根銅空心導(dǎo)管，作為中心導(dǎo)體的一部分。ALSTOM發(fā)電機(jī)線棒的主絕緣采用的是MICADURF級(jí)絕緣系統(tǒng)，它是由真空浸漬的合成樹脂絕緣帶和在無溶劑環(huán)氧樹脂中浸漬的高品質(zhì)云母玻璃纖維帶組成。整根線棒由19層此絕緣帶連續(xù)半疊饒構(gòu)成，形成后的線棒直線段主絕緣厚度為4.6mm，斜線段主絕緣厚度為3