發(fā)電機的各組成部分

發(fā)電機結(jié)構(gòu)：

發(fā)電機本體主要由一個不動的定子（包括機座、端蓋、定子鐵芯、定子繞組、隔振結(jié)構(gòu)和端部結(jié)構(gòu)等）和一個可以轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子（包括轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子護環(huán)、轉(zhuǎn)子阻尼結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子風(fēng)扇等）構(gòu)成。

另外為保證發(fā)電機在運行中定子、轉(zhuǎn)子各部分不超溫，為此，發(fā)電機還設(shè)有定子內(nèi)冷水冷卻系統(tǒng)，發(fā)電機氫冷系統(tǒng)和為防止氫氣從軸封漏出的密封油系統(tǒng)。一、

發(fā)電機定子：

發(fā)電機定子主要由機座、端蓋、定子鐵芯、定子繞組、隔振結(jié)構(gòu)和端部結(jié)構(gòu)等部分組成。1）機座與端蓋：

機座是用鋼板焊成的殼體結(jié)構(gòu)，它的作用主要是支持和固定定子鐵芯和定子繞組。此外，機座可以防止氫氣泄漏和承受住氫氣的爆炸力。

在機殼和定子鐵芯之間的空間是發(fā)電機通風(fēng)（氫氣）系統(tǒng)的一部分。由于發(fā)電機定子采用軸向通風(fēng)，氫氣交替地通過鐵芯的外側(cè)和內(nèi)側(cè)，再集中起來通過冷卻器，從而有效地防止熱應(yīng)力和局部過熱。

端蓋是發(fā)電機密封的一個組成部分，結(jié)構(gòu)如圖1-9所示。為了安裝、檢修、拆裝方便，端蓋由水平分開的上下兩半構(gòu)成，并設(shè)有端蓋軸承。在端蓋的合縫面上還設(shè)有密封溝，溝內(nèi)充以密封膠以保證良好的氣密。圖1-9

發(fā)電機端蓋軸承結(jié)構(gòu)圖

軸瓦采用橢圓式水平中分面結(jié)構(gòu)，軸瓦外園的球面形狀保證了軸承有自調(diào)心的作用。在轉(zhuǎn)軸穿過端蓋處的氫氣密封是依靠油密封的油膜來保證。

密封瓦為銅合金制成，內(nèi)圓與軸間有間隙，裝在端蓋內(nèi)圓處的密封座內(nèi)。密封瓦分成四塊，在徑向和軸向均有卡緊彈簧箍緊，盡管密封瓦在徑向可以隨軸一起浮動，但在密封座上下均有銷子可以防止它切向轉(zhuǎn)動。

密封油經(jīng)密封座和密封瓦的油腔流入瓦和軸之間的間隙沿徑向形成油膜以防止氫氣外泄，在勵端油密封設(shè)有雙層對地絕緣以防止軸電流燒傷轉(zhuǎn)軸。2）定子鐵芯：

定子鐵芯是構(gòu)成發(fā)電機磁路和固定定子繞組的重要部件。為了減少鐵芯的磁滯和渦流損耗，定子鐵芯采用導(dǎo)磁率高、損耗小、厚度為0.5mm的優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片沖制而成。

每層硅鋼片由數(shù)張扇形片組成一個圓形，每張扇形片都涂了耐高溫的水溶性無機絕緣漆。定子鐵芯軸向固定結(jié)構(gòu)采用絕緣穿心螺桿，分塊齒壓板和整體壓板壓緊結(jié)構(gòu)；自振頻率避開基頻和倍頻±10%以上，振幅為小于50μm；鐵芯端部壓指、壓板為無磁性材料；壓板外側(cè)設(shè)有磁屏蔽。3)定子繞組：

定子繞組是由條形線棒構(gòu)成的分?jǐn)?shù)極距雙層式繞組，條形線棒嵌裝在沿整個定子鐵芯圓周均勻分布的矩形槽中。

一根線棒分為直線部分和兩個端接部分，直線部分放在槽內(nèi)，它是切割磁力線感應(yīng)電動勢的有效邊，端線按繞組接線型式有規(guī)律地連接起來。

定子線棒有84根，由不銹鋼通水管和實心銅線編織組成；實心用無氧銅線，包絕緣；上、下層線棒等截面；線棒雙排結(jié)構(gòu)，每排按5實1空間隔疊5組；為減少在負載運行條件下，定子繞組產(chǎn)生的自感應(yīng)渦流損耗，定子線棒直線部分導(dǎo)線進行540°空換位編織。

所謂換位，就是在線棒編織時，讓每根線棒沿軸向長度，分別處于槽內(nèi)不同高度的位置，這樣每根線棒的漏電抗相等，使每根導(dǎo)體內(nèi)電流均勻，減少直線及端部的橫向漏磁通在各股導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的環(huán)流及附加損耗。

定子線棒端部的所有股線均焊接到水電接頭上，通過銅帶將兩根線棒水電接頭焊在一起形成電氣連接，構(gòu)成一匝線圈；而所有空心股線中的冷卻水通過水電接頭的水路接至靠勵端的匯流母管，并經(jīng)絕緣引水管進入線圈。

在發(fā)電機端設(shè)有一條進水母管；在汽機端部設(shè)有一條出水母管。冷卻水流通道為單向型，即從發(fā)電機端流向汽機端。

定子主絕緣厚度6.5mm(27kV)；F級絕緣，B級考核；VPI絕緣工藝制造，Micalastic絕緣體系;直線部分為低阻防暈層，端部為非線性高阻防暈漆。

定子采用整段槽楔；徑向固定：楔下設(shè)雙滑移層，并設(shè)雙波紋板；切向固定：側(cè)面插人半導(dǎo)體墊條；層間、底部用適形材；采用熱壓漲管工藝4）隔振結(jié)構(gòu)：

為了減小由于轉(zhuǎn)子磁通對定子鐵芯的磁拉力引起的雙頻振動，以及短路等其它因素引起的定子鐵芯振動對機座和基礎(chǔ)的影響，在定子鐵芯和機座之間采用兩側(cè)立式、下部切向彈簧板隔振結(jié)構(gòu)。5)定子繞組端部固定：

隨著發(fā)電機容量的增大，作用在定子繞組端部的電磁力也急劇增強。因此，定子繞組端部固定的強度問題，在突然短路的強大過渡電磁力下和在正常運行時較小的交變電磁振動下都顯得更為突出。

端部的固定在徑向、切向既要具有承受突然短路時電磁力的足夠強度，也要防止倍頻振動引起共振造成的絕緣磨損。另外，考慮到鐵芯和線棒熱膨脹系數(shù)不一樣，所以在軸向要有伸縮的彈性固定結(jié)構(gòu)。

大容量發(fā)電機繞組端部熱脹冷縮之差可達0.5~1.5mm，如果端頭固定死，就會產(chǎn)生4.00~12.00MPa的壓應(yīng)力。近年來，在大容量發(fā)電機端部繞組固定措施中，主要傾向是盡可能將墊料及緊固件均由高強度絕緣材料壓制而成，以避免使用金屬材料。早期的發(fā)電機端部采用剛性結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已發(fā)展到用剛?cè)嵯嘟Y(jié)合的結(jié)構(gòu)。

發(fā)電機定子端部線圈固定采用西門子公司成熟的剛一柔固定結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在徑向、切向的剛度很大，而在軸向能自由伸縮。

當(dāng)運行溫度變化，銅鐵膨脹不同時，繞組端部可軸向自由伸縮，有效減緩繞組絕緣中產(chǎn)生的機械應(yīng)力。端部固定特點如下：

（1）定子線圈端部固定采用大錐環(huán)、弧形壓板結(jié)構(gòu)，整個端部線圈間澆墊成整體；

（2）定子端部線圈漸伸線采用變節(jié)距設(shè)計，增大線圈隔相距離；

（3）徑向采用具有目鎖彈性自調(diào)整支緊結(jié)構(gòu)，軸向用定位件支撐加以軸向定位，整個定子線圈端部在運行時能伸縮；

（4）定子線圈端部外包保護層，便于今后維修。二、發(fā)電機轉(zhuǎn)子：

發(fā)電機轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子護環(huán)、轉(zhuǎn)子阻尼結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子風(fēng)扇等部分構(gòu)成。1)轉(zhuǎn)子鐵芯：

轉(zhuǎn)子鐵芯采用高強度合金鋼整體鍛造而成，具有良好的導(dǎo)磁性能和機械性能。在轉(zhuǎn)子本體上加工有用于嵌入勵磁繞組的平行槽(縱向槽)?？v向槽沿轉(zhuǎn)子軸圓周分布，從而獲得兩個實心磁極。

轉(zhuǎn)子軸的磁極均設(shè)計有橫向槽，以降低由于磁極和中軸線方向撓曲所引起的雙倍頻率的轉(zhuǎn)子振動。

轉(zhuǎn)軸采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，經(jīng)真空澆注、鍛造、熱處理和全面試驗檢查，確保了轉(zhuǎn)軸的機械性能、導(dǎo)磁性能要求，和轉(zhuǎn)軸材料的均勻性，以承受在發(fā)電機運行中，轉(zhuǎn)子離心力和發(fā)電機短路力矩所產(chǎn)生的巨大機械應(yīng)力。

轉(zhuǎn)軸由一個電氣上的有效部分（轉(zhuǎn)子本體）和兩處軸頸組成。在發(fā)電機軸承外側(cè)，與轉(zhuǎn)軸整體鍛造的靠背輪法蘭，分別將發(fā)電機轉(zhuǎn)子與汽輪機和勵磁機轉(zhuǎn)子相聯(lián)。轉(zhuǎn)子本體圓周上約有三分之二開有軸向槽，用于嵌放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子本體的兩個磁極相隔180°。圖1-10

轉(zhuǎn)軸1-轉(zhuǎn)子槽；2-轉(zhuǎn)子齒；3-磁極橫向槽；4-磁極；5-阻尼繞組槽；6-勵側(cè)軸頸

轉(zhuǎn)子本體圓周上的軸向槽分布不均勻，使直軸與橫軸的慣性矩不同，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子以雙倍系統(tǒng)頻率振動。為了消除此振動，轉(zhuǎn)子大齒上設(shè)有橫向槽，以平衡直軸與橫軸的剛度差。

轉(zhuǎn)子大齒上開有嵌放阻尼槽楔的軸向槽。在轉(zhuǎn)子線圈槽中，轉(zhuǎn)子槽楔起阻尼繞組作用。2)轉(zhuǎn)子繞組：

轉(zhuǎn)子繞組由嵌入槽中的多個串聯(lián)線圈組成，兩個線圈組構(gòu)成一個極。每個線圈則由若干個串聯(lián)的線匝組成，而每個線匝則由兩個縱向線匝和橫向線匝構(gòu)成，各線匝在端截面釬焊在一起。

轉(zhuǎn)子繞組由帶有冷卻風(fēng)道的含銀脫氧銅空心導(dǎo)線構(gòu)成。線圈的各線匝之間通過隔層相互絕緣。

帶有Nomex填料的L形環(huán)氧玻璃纖維織物被用作槽絕緣材料。槽楔由高導(dǎo)電率材料制成并延伸至護環(huán)的收縮座下面。護環(huán)座經(jīng)鍍銀處理，以保證槽楔和轉(zhuǎn)子護環(huán)之間的良好電氣接觸。圖1-11轉(zhuǎn)子端部繞組1-轉(zhuǎn)子本體；2-槽楔；3-直線部分進風(fēng)口；4-墊塊；5-端部繞組出風(fēng)口3)轉(zhuǎn)子護環(huán)：

采用整體式轉(zhuǎn)子護環(huán)來抑制轉(zhuǎn)子端部繞組的離心力。轉(zhuǎn)子護環(huán)由非磁性高強度鋼質(zhì)材料制成，以降低雜散損耗。每個護環(huán)懸空熱套在轉(zhuǎn)子本體上。采用一開口環(huán)對護環(huán)進行軸向固定。

護環(huán)承受轉(zhuǎn)子端部繞組產(chǎn)生的離心力。護環(huán)一端熱套在轉(zhuǎn)子本體上，另一端懸掛在轉(zhuǎn)子端部繞組上，不與轉(zhuǎn)軸接觸。這種懸掛式護環(huán)的結(jié)構(gòu)，與轉(zhuǎn)軸的撓曲無相互影響。

中心環(huán)熱套在護環(huán)自由端內(nèi)圓，圓周方向支撐了護環(huán)，提高了護環(huán)的剛度，同時在軸向支撐轉(zhuǎn)子端部線圈。環(huán)鍵防止護環(huán)的軸向位移。

為了降低雜散損耗，達到足夠強度，護環(huán)采用高強度反磁鋼冷加工制造。

護環(huán)熱套面在阻尼系統(tǒng)中起到短路環(huán)作用。為了降低接觸電阻，熱套面經(jīng)鍍銀處理。

4)轉(zhuǎn)子槽楔和阻尼結(jié)構(gòu)：

轉(zhuǎn)子槽楔由強度高、導(dǎo)電率好的銅合金材料制成，槽楔中間開有徑向通風(fēng)孔，外伸到護環(huán)的搭接面下，并確保槽楔和轉(zhuǎn)子護環(huán)間良好的電接觸。

發(fā)電機轉(zhuǎn)子每一磁極上開有4個阻尼糟，阻尼槽楔材料為導(dǎo)電優(yōu)良的銀銅材料，槽楔表面鍍銀處理。從而與轉(zhuǎn)子齒接觸得更好。阻尼槽楔承受負序電流在本體表面產(chǎn)生的渦流。

與護環(huán)一起構(gòu)成回路，本系統(tǒng)經(jīng)長期運行驗證為非常好的阻尼繞組系統(tǒng)，完全能滿足負序能力。

轉(zhuǎn)子線圈在槽中用槽楔固定，以承受離心力的作用。槽楔一直延伸到護環(huán)下面，護環(huán)兼起了阻尼繞組的短路環(huán)作用。另外，在磁極表面設(shè)有放置阻尼槽楔的阻尼槽。

圖1-12

發(fā)電機轉(zhuǎn)子風(fēng)扇結(jié)構(gòu)組成圖

1-擋板環(huán)托架；2-擋板環(huán)；3-導(dǎo)向翼片；4-風(fēng)扇輪轂；5-風(fēng)扇葉片；6-轉(zhuǎn)子氣體進口圖1-13轉(zhuǎn)子風(fēng)扇1-轉(zhuǎn)軸；2-進風(fēng)口；3-平衡塊槽；4-風(fēng)扇座；5-風(fēng)