青能公司汽輪發(fā)電機介紹（培訓用）

昆明石林同步電機原理簡介概述同步電機：交流旋轉(zhuǎn)電機。用途：主要作發(fā)電機用，也可作電動機帶動具有恒速要求的機械，還可作調(diào)相機，向電力系統(tǒng)發(fā)出無功功率，用于改善電力系統(tǒng)的功率因數(shù)及調(diào)整電網(wǎng)電壓?，F(xiàn)代發(fā)電廠中所發(fā)出的交流電能幾乎全部是同步發(fā)電機發(fā)出，盡管目前有其他發(fā)電型式，如磁流體發(fā)電，太陽能發(fā)電等，但電力系統(tǒng)中仍是同步發(fā)電機占絕對優(yōu)勢。

同步電機指電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1相同的交流電機。同步電機的轉(zhuǎn)速：n=60f1/p

f1--電網(wǎng)頻率。概述三相同步發(fā)電機的基本工作原理

同步發(fā)電機(synchronousgenerator)是將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔艿脑O備。

在火電廠，發(fā)電機用汽輪機作原動機，稱為汽輪發(fā)電機；在核電站是以核反應堆來代替火電站的鍋爐，原動機仍然是汽輪機；在水電廠，發(fā)電機用水輪機作原動機，稱為水輪發(fā)電機；有的地方用柴油機用作原動機，稱為柴油發(fā)電機。SNnIf三相同步發(fā)電機的基本工作原理

同步發(fā)電機基本工作原理：導體切割磁力線感應電動勢。轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)動的部分，轉(zhuǎn)子上有磁極和勵磁繞組，產(chǎn)生磁場。定子（又叫電樞）：固定的部分，定子鐵心上有齒和槽，槽內(nèi)設置有繞組，是切割磁場的導體。氣隙：定轉(zhuǎn)子之間有氣隙。三相同步發(fā)電機的基本工作原理

定子：有三相定子繞組，每相結構完全相同，它們在空間上互差120°電角度對稱分布放置在定子鐵心槽內(nèi)。轉(zhuǎn)子：有p對磁極，磁極上有直流勵磁繞組，當直流電流通過電刷和滑環(huán)流入轉(zhuǎn)子繞組后，產(chǎn)生主磁通，主磁通由N極經(jīng)氣隙，定子鐵心，再經(jīng)氣隙進入S極，構成主磁路。定子外接負載，形成回路，有三相電流。機械能轉(zhuǎn)化為電能定子繞組三相感應電勢三相同步發(fā)電機的基本工作原理

交流電勢頻率f的確定當轉(zhuǎn)子為1對磁極時，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，定子繞組中感應電勢變化一個周期；當同步發(fā)電機有p對極時，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，感應電勢交變p個周期。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為每分n轉(zhuǎn)時，交變電勢頻率為：三相同步發(fā)電機的基本工作原理

交流電勢頻率f的確定結論：同步發(fā)電機定子繞組感應電勢的頻率取決于它的極對數(shù)p和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n。同步發(fā)電機極對數(shù)一定時，轉(zhuǎn)速與電樞電勢的頻率有嚴格對應關系。當電力系統(tǒng)頻率f一定，發(fā)電機轉(zhuǎn)速為恒定值，這是同步發(fā)電機的主要特點。三相同步發(fā)電機的基本工作原理

結論：我國標準工頻為50Hz，所以同步發(fā)電機的極對數(shù)和轉(zhuǎn)速成反比。汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)速較高，極對數(shù)較少，如轉(zhuǎn)速n=3000r/min，則極對數(shù)p=1。水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)速較低，極對數(shù)較多，如轉(zhuǎn)速n=125r/min，則極對數(shù)p=24。三相同步發(fā)電機的基本工作原理

按運行方式不同分為：發(fā)電機、電動機和調(diào)相機。按結構形式不同分為：電樞旋轉(zhuǎn)式（簡稱轉(zhuǎn)樞式）和磁極旋轉(zhuǎn)式（簡稱轉(zhuǎn)場式）。磁極旋轉(zhuǎn)式按轉(zhuǎn)子結構不同又分為凸極式和隱極式。按安裝方式不同分為：臥式和立式。同步電機的類型按原動機類型不同分為：汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機、燃氣輪發(fā)電機、柴油發(fā)電機、風力發(fā)電機、太陽能發(fā)電機等等。按冷卻介質(zhì)不同分為：空氣冷卻、氫氣冷卻、水冷卻等。同步發(fā)電機的基本構造

同步電機一般采用旋轉(zhuǎn)磁極式結構，根據(jù)磁極形狀可分為隱極和凸極兩種型式。凸極同步電機氣隙不均勻，適合于中速或低速旋轉(zhuǎn)場合。隱極同步電機在不考慮齒槽效應時，氣隙均勻，適合于高速旋轉(zhuǎn)。1—定子2—凸極式轉(zhuǎn)子

氣隙不均勻，極弧底下氣隙較小，極間部分較大。凸極式電機結構特點轉(zhuǎn)子上沒有凸出的磁極，氣隙均勻，轉(zhuǎn)子呈圓柱形。1—定子3—隱極式轉(zhuǎn)子隱極式電機結構特點電源頻率固定，采用轉(zhuǎn)子結構與轉(zhuǎn)速有關。

火電廠和核電站的汽輪機拖動的發(fā)電機，轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)子宜作成細而長的隱極式，這種發(fā)電機通常稱為汽輪發(fā)電機。核電站用的汽輪發(fā)電機在構造上與常規(guī)火電站用的大同小異，所不同的是由于蒸汽壓力和溫度都較低，所以同等功率機組的汽輪機體積比常規(guī)火電站的大。

水輪機拖動的發(fā)電機，轉(zhuǎn)速低，因而要求有較多的磁極，轉(zhuǎn)子宜作成短而胖的凸極式。凸極式和隱極式電機應用場合同步電機的氣隙較同容量的異步電機大。異步電機勵磁電流由電網(wǎng)供給，需從電網(wǎng)吸取感性無功功率，若氣隙大，則勵磁電流大，電機的功率因數(shù)低，因此在機械允許的條件下，氣隙要盡量小一些。

同步電機氣隙磁場由轉(zhuǎn)子電流和定子電流共同激勵，從運行穩(wěn)定性考慮，氣隙大，同步電抗小，短路比大，運行穩(wěn)定性高。但氣隙大，轉(zhuǎn)子用銅量增大，制造成本增加。所以氣隙大小的選擇要綜合考慮運行性能和制造成本這兩方面的要求。同步電機與異步電機青能汽輪發(fā)電機介紹產(chǎn)品定位型號說明絕緣等級發(fā)電機分類汽輪發(fā)電機結構設計特點交流無刷勵磁機結構簡介電機工藝一、產(chǎn)品定位青能公司根據(jù)自身生產(chǎn)與營銷能力，現(xiàn)階段主要生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機規(guī)格型號如下：另外，青能公司為適應高速汽輪機發(fā)展的需要，同時在進行高速汽輪發(fā)電機的研發(fā)。制造技術青能公司采用先進的生產(chǎn)與檢驗設備，從而保證汽輪發(fā)電機產(chǎn)品質(zhì)量達到一等品以上的質(zhì)量要求，關鍵零部件產(chǎn)品質(zhì)量達到優(yōu)等品質(zhì)量要求。主要制造技術包括：定子鐵芯沖片全自動沖片；定子線棒全自動包帶；轉(zhuǎn)子繞組全自動扁繞；轉(zhuǎn)子采用高速動平衡機超速，全程測量交流阻抗與振動。

二、型號說明：汽輪發(fā)電機型號一般為：QF

×

×

×

－×

－2

×①②③④⑤⑥⑦①：QF汽輪發(fā)電機②：類型：“B”為雙支撐結構，無“B”為單支撐結構，“T”為TRT機組發(fā)電機

③電壓等級：

“1”或“2”分別代表額定電壓為6.3kV、10.5kV④勵磁方式：“W”為無刷勵磁，無“W”為靜止可控硅勵磁勵磁⑤額定功率：MW⑥發(fā)電機極數(shù),2為二極⑦設計序號

三、發(fā)電機的絕緣等級發(fā)電機的絕緣等級主要有A、E、B、F、H、C等，目前公司常用的發(fā)電機等級為B或F級。F級耐熱等級為定子150℃，轉(zhuǎn)子為140℃B級耐熱等級為定子130℃，轉(zhuǎn)子為120℃。

四、發(fā)電機分類汽輪發(fā)電機如果從支撐結構來分可分為兩種：一種是單支撐結構，另一種為雙支撐結構。安裝方式有單層布置和雙層布置之分。如果從勵磁方式來分：汽輪發(fā)電機又可以分為無刷勵磁、靜止可控硅勵磁、直流同軸勵磁方式三種。從我公司的生產(chǎn)情況來看，目前大部分機組為單支撐、雙層布置的靜止可控硅發(fā)電機。五、汽輪發(fā)電機結構設計特點

汽輪發(fā)電機基本使用條件是：安裝地點在海拔1000m及以下的一般室內(nèi)場所，室內(nèi)溫度為5℃～40℃，并具備一般的防蝕、防爆、防震動及沖擊、防機械損傷等條件，但必須有嚴格的防導電灰塵措施，保證發(fā)電機冷卻介質(zhì)的清潔，嚴防未經(jīng)凈化的空氣進入發(fā)電機內(nèi)，造成空冷發(fā)電機轉(zhuǎn)子絕緣故障。汽輪發(fā)電機為三相二極同步發(fā)電機，由汽輪機直接拖動，從汽端看為順時針方向。汽輪發(fā)電機采用密閉式空氣循環(huán)冷卻系統(tǒng)。本型發(fā)電機技術性能滿足以下標準:GB/T7064透平型同步電機技術要求

IEC34-3透平型同步電機技術要求

IEEEStd.115同步電機試驗條例汽輪發(fā)電機由靜止和旋轉(zhuǎn)兩大部件構成。其中靜止部分包括定子、端蓋、軸承、刷架、冷卻器、底板及測溫系統(tǒng)等。轉(zhuǎn)動部分有轉(zhuǎn)子、勵磁機電樞、旋轉(zhuǎn)整流盤等。1、總體結構普通式發(fā)電機的主要采用整式體機座、座式軸承、密閉循環(huán)空氣冷卻系統(tǒng)；空氣冷卻器布置在機座下方的機坑里。附圖1

可控硅勵磁機組通風系統(tǒng)2、定子發(fā)電機定子由機座、鐵心及繞組等組成

2.1機座定子機座采用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成的殼體結構，具有足夠的強度和剛度支撐定子鐵心、定子線圈以及承受電機運行時產(chǎn)生的電磁力。機座內(nèi)部由環(huán)板和風管隔成多個冷熱風區(qū)，并組成冷卻氣體風道。機座兩側有與基礎把合的底腳，兩側有吊攀可用于制造廠及電廠起吊。2.2定子鐵心定子扇形沖片是用具有低損耗和優(yōu)良導磁性能的冷軋硅鋼片沖制而成，表面涂刷F級熱固性絕緣漆。定子鐵心由扇形沖片迭壓而成，依靠定位筋固定到定子機座上。鐵心沿軸向由通風槽鋼分隔成若干段，段與段之間形成徑向風道。為了降低鐵心的附加損耗，邊段鐵心齒部設計成階梯形，并在齒中間開有窄槽。2.3定子繞組定子繞組為單匝線圈組成的雙層藍式結構，三相、短距、迭繞組，由上、下層線棒和端部引線組成。采用連續(xù)式環(huán)氧粉云母絕緣，表面進行防暈處理，具有優(yōu)良的絕緣性能和機械性能。定子線棒由多股實心線分兩排排列而成，并在槽部進行Robel換位，以減小股線間的環(huán)流損耗。定子線棒在槽內(nèi)由槽楔和楔下固定(見附圖3)。附圖3定子繞組在端部采用支架和綁環(huán)固定方式，通過滌波繩將綁扎熱烘固化成一個整體。定子繞組端部固有頻率遠離100Hz，從而避免運行時發(fā)生共振。定子端部出廠前，定子繞組將進行直流泄漏試驗和耐電壓試驗。

6個出線頭從勵端機座下方引出。3轉(zhuǎn)子發(fā)電機轉(zhuǎn)子為兩極，隱極式結構，由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子繞組、護環(huán)、風扇和引出線等部件組成。3.1轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸由高強度，高磁導率合金鋼整鍛而成。轉(zhuǎn)軸兩端分別加工有軸頸作為軸承的支撐部分。轉(zhuǎn)子本體上加工有軸向槽用于放置勵磁繞組。3.2轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組由具有良好的導電性能、機械性能和抗蠕變性能3。其槽3部分有向通風孔，端部銑有軸向風道，以形成繞組的冷卻風道。轉(zhuǎn)子槽襯是含云母，玻璃纖維等材料的復合絕緣，具有良好的絕緣性能和機械性能。3.3護環(huán)護環(huán)由高強度非磁性的合金鋼鍛件制成，其作用是保護轉(zhuǎn)子端部繞組不致因離心力而飛逸。護環(huán)為懸掛式結構，一端熱套在轉(zhuǎn)子本體端部并用環(huán)鍵固定。這種結構可減少由于轉(zhuǎn)軸撓度產(chǎn)生的護環(huán)附加應力。

3.4風扇風扇30MW及以下為離心式風扇，50（60）MW為螺旋槳式風扇，裝在轉(zhuǎn)子兩端。4、軸承發(fā)電機采用套筒軸瓦，軸瓦外表面與軸承座內(nèi)表面采用球面配合，使轉(zhuǎn)子在運行時能自動調(diào)整中心。勵端軸承座設有雙層對地絕緣，以防軸電流燒傷軸頸和軸承合金，其絕緣電阻可在機組運行時方便地測量。軸承潤滑油由汽輪機油系統(tǒng)提供。5、集電環(huán)、碳刷集電環(huán)用耐磨合金鋼制成，布置在發(fā)電機勵端。碳刷為石墨制品，具有較低的磨擦系數(shù)，由安裝在刷握上的恒壓彈簧保持與集電環(huán)的良好接觸。

50MW及以上集電環(huán)用空氣自鼓風冷卻。6、滅火水管定子兩端裝有滅火水管，進口法蘭在機座側面，以備事故滅火時用。7、電加熱器（根據(jù)用戶要求提供）機坑內(nèi)安裝有電加熱器。停機時（當濕度≥50％）開啟電加熱器，使機內(nèi)溫度高于環(huán)境溫度，但不超過65°），防止發(fā)電機受潮。8、視察窗機座兩端設有視察窗，用于觀察端部線圈的運行狀況。9、接地電刷在轉(zhuǎn)子汽端裝有接地電刷，以避免運行時軸電壓的影響。10、測溫裝置發(fā)電機在以下部位裝設電阻檢溫計(RTD)和溫度計：a)定子槽內(nèi)上層和下層線圈之間b)定子鐵心c)機座內(nèi)進出風區(qū)：冷卻器出風：d)軸承軸瓦e)軸承出油管f)空氣冷卻器進出水管：g）進出風道所有測溫元件均為Pt100鉑熱電阻.測溫元件在機座內(nèi)的引線均為屏蔽線。

六、交流無刷勵磁機結構簡介

交流勵磁機是用于無刷勵磁機組中，交流無刷勵磁機主要由定子、電樞、旋轉(zhuǎn)整流裝置、端蓋、風扇、測量滑環(huán)及舉刷裝置等部件組成。1、定子勵磁機定子主要由機座、定子線圈、定子鐵芯等部件組成。

1.1定子機座由鋼板及鑄鋼機殼焊接而成。為了便于吊裝，定子機座設有吊攀。1.2定子磁極鐵芯由1mm鋼板疊壓而成,并用磁極鉚釘軸向鎖緊為一整體,徑向用螺栓均分固定在機殼上。1.3線圈由聚酯漆包圓銅線繞制并經(jīng)匝間絕緣處理后固化為牢固的整體。2、電樞

2.1電樞鐵芯是由沖制的高導磁低損耗冷軋硅鋼片迭壓而成，沖片兩面涂有絕緣漆。2.2電樞線圈采用波繞組半線圈。線圈由玻璃絲包扁銅線疊成。線圈絕緣是用粉云母帶連續(xù)包扎模壓成型的結構。2.3為了加強電機冷卻,電樞右端套有旋漿式風扇。3、旋轉(zhuǎn)整流器

旋轉(zhuǎn)整流器主要由旋轉(zhuǎn)二極管、電阻、電容、散熱器、絕緣板及安裝環(huán)等組成。這些元器件均布置在旋轉(zhuǎn)整流盤上，組成整流電路。3.1每橋臂由電阻、電容組成阻容保護電路，以防止汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子失步（或定子機端短路）在轉(zhuǎn)子勵磁繞組內(nèi)產(chǎn)生過電壓。3.2為了防止旋轉(zhuǎn)時由于離心力作用引起的破壞，二極管

選用旋轉(zhuǎn)型二極管并且徑向安裝在整流盤座上。七、電機工藝

1、絕緣材料概述絕緣材料又稱電介質(zhì)，它的電阻率高，導電性能差，通過的電流幾乎為零，凡是電阻率大于109Ω.cm物質(zhì)都稱為絕緣材料。絕緣材料的主要作用是隔離帶電導體或不同點位導體的作用，在使用過程中，絕緣材料還起著機械

支撐、保護導體及防暈滅弧作用。2、絕緣材料分類1）云母及云母制品2）纖維及玻璃纖維制品3）薄膜與復合薄膜制品4）絕緣漆5）層壓和卷制品6）膠粘漆、環(huán)氧樹脂

絕緣結構

繞組形式名稱材料圈式股線絕緣玻璃絲匝間絕緣薄膜三合帶（桐馬帶）對地絕緣B、F級環(huán)氧粉云母帶防暈層半導體漆或帶條式股間絕緣雙玻璃絲/滌綸玻璃絲排間絕緣環(huán)氧浸漬玻璃坯布（多膠云母板）對地絕緣B、F級環(huán)氧粉云母帶防暈層半導體漆或帶換位絕緣環(huán)氧桐馬柔軟云母板（DMD復合紙）換位凹坑填充粉云母換位填充板（填充膩子）

3、鐵芯裝配的技術要求及工藝條件選擇鐵芯裝配的技術要求鐵芯轉(zhuǎn)配的任務就是將一定數(shù)量的沖片理齊、壓緊、固定成一個尺寸準確、外形整齊、緊密度適宜的整體。3.1壓力均勻和緊密度適宜鐵芯扇張現(xiàn)象對鐵芯有嚴重的影響，為了改善疊壓質(zhì)量，較長的鐵芯需要采用多次加壓的方法來加強鐵芯的緊密度

發(fā)電機定子鐵芯的壓裝質(zhì)量是電機制造質(zhì)量的重要指標之一，針對較長的定子鐵芯，要保證其壓裝質(zhì)量，預壓是不可缺少的過程。預壓過程實施的好壞對最后定