发电机的工作原理及结构.docx

1、一一.发电机的基本原理发电机的基本原理:我们知道，导线切割磁力线能够产生感应电势，将导线连成闭合回路，就有电流流通，发电机就是基于这个原理工作的。图 1-1 为最简单的两极同步发电机。定子上有 AX、BY、CZ三相对称绕组，转子是直流励磁的主磁极。当转子磁极上的激磁绕组通以直流励磁电流时，转子形成 N与 S 极的主磁极磁场，磁通0 从 N 极出来，经气隙定子铁芯气隙，进入 S 极而形成磁回路，如图中虚线所示。若发电机转子由原动机拖动逆时针方向以速度 n 旋转时，主极磁通0 切割定子绕组而感应出对称的三相电势，其电势频率为式中：n转子转速，P极对数图图 1-11-1 两极同步发电机：两极同步发电

2、机：1 1定子铁芯定子铁芯2-转子转子3-集电环集电环每相绕组电势的波形，取决于气隙磁密沿圆周的分布以及定子绕组的具体结构。电力系统中应用的同步发电机，线电势波形都具有很好的正弦性。但是，由于高次谐波的存在，实际线电势波形与正弦波形有一定偏差，只要高次谐波的幅值限制在规定范围内，即可认为线电势是正弦波形。当发电机带上负载，三相定子绕组中将产生电流，三相电流又产生一个合成的旋转磁场，该磁场与转子以相同的转速和方向旋转，这就叫“同步”。2 2、发电机的结构：、发电机的结构：电机本体主要由一个不动的定子（包括机座、端盖、定子铁芯、定子绕组、隔振结构和端部结构等）和一个可以转动的转子（包括转子铁芯、转

3、子绕组、转子护环、转子阻尼结构、转子风扇等）构成。另外为保证发电机在运行中定子、转子各部分不超温，为此，发电机还设有定子内冷水冷却系统，发电机氢冷系统和为防止氢气从轴封漏出的密封油系统。1 1：发电机定子发电机定子发电机定子主要由机座、端盖、定子铁芯、定子绕组、隔振结构和端部结构等部分组成。1 1）机座与端盖）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轴向通风，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

4、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 1-9 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。图图 1-91-9 发电机端盖轴承结构图发电机端盖轴承结构图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

5、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，在励端油密封设有双层对地绝缘以防止轴电流烧伤转轴。2 2）定子铁芯）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水溶性无机绝缘漆。定子铁芯轴向固定结构采用绝缘穿心螺杆，分块齿压板和整体压板压紧结构；自振频率避开基频和倍频10%以上，振幅为小于50m；铁芯端部压指、压板为无磁性材料；压板外侧设有磁屏蔽。3)3)定子绕组定子绕组定子绕组是由条形线棒构成的分数极距双层

6、式绕组，条形线棒嵌装在沿整个定子铁芯圆周均匀分布的矩形槽中。一根线棒分为直线部分和两个端接部分，直线部分放在槽内，它是切割磁力线感应电动势的有效边，端线按绕组接线型式有规律地连接起来。定子线棒有 84 根，由不锈钢通水管和实心铜线编织组成；实心用无氧铜线，包绝缘；上、下层线棒等截面；线棒双排结构，每排按 5 实 1 空间隔叠 5组；为减少在负载运行条件下，定子绕组产生的自感应涡流损耗，定子线棒直线部分导线进行 540空换位编织。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励端的汇流母管，并经绝缘引水管进入线圈。在发电机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，即从发电机端流向汽机端。定子主绝缘厚度 6.5mm(27kV)；F 级绝缘，B 级考核；VPI绝缘工艺制造，Mi