电厂发电机结构

知识点：汽轮发电机厂房

汽轮发电机是同步发电机，主要由转子与定子组成。由于汽轮机的转速很高，故汽轮发电机的转子只有一对磁极，在额定转速每分钟3000转时输出50赫兹的三相交流电。下面通过一个汽轮发电机模型来介绍汽轮发电机的基本构造与组成。

转子

由于大型汽轮发电机转速高，转子磁极表面线速度达150m/s以上，离心力很大，故转子直径不能过大，大型发电机转子都为细长型。转子圆周上没有凸出的磁极（不像三相发电机模型中的转子），转子铁芯是一个在轴向上开有一些槽的圆柱，在圆柱两侧各有一段槽距大的面称为“大齿”，就是磁极（图1所示），称之为隐极式转子。在槽中嵌有励磁绕组，隐极式转子将励磁绕组分成多个线圈，便于安装与加固。

励磁绕组两端通过集电环（滑环）接到励磁电源，在转子圆周两侧就形成北极与南极，旋转时就产生旋转磁场。

图1--隐极式转子示意图

图2是汽轮发电机定子铁芯与转子铁芯截面图，中部是转子铁芯，外部是定子铁芯，转子铁芯采用隐极式结构。为了显示清晰，本模型定子铁芯与转子铁芯设为较少的槽数。

图2--定子铁芯与转子铁芯截面

图3是放大的定子铁芯与转子铁芯截面图，两铁芯间有气隙。定子铁芯的内圆周有嵌放定子线圈的槽，在槽口有固定槽楔的鸠尾槽，槽楔用途是压住定子线圈。转子铁芯的外圆周有嵌放转子线圈的槽，在槽口两侧有鸠尾槽，用来固定槽楔，在槽底有用于通风的副槽。

图3--定子铁芯与转子铁芯截面局部图

转子大轴用高强度高磁导率的合金钢材整体制作，在转子本体和绕组上有一些轴向与径向的孔隙，用来通风冷却。由于各种电机冷却方式不同，孔隙布置走向也不同，这里就不作介绍了，见图4。

图4--汽轮发电机转子

转子励磁绕组由多个线圈组成，嵌放在转子铁芯的槽中，多个线圈串联起来组成转子绕组，在转子轴的励磁端（简称励端）安装集电环，转子绕组的两个线端分别连接到两个集电环。见图5。

图5--嵌装好绕组的汽轮发电机转子

嵌放好线圈后在槽口打入槽楔，压住槽内线圈，线圈在槽外的端部用护环压住，防止线圈被离心力甩出，见图6。

为减小负序磁场的影响，在转子表面还装有阻尼装置，这里就不介绍了。

图6--转子线圈与护环

为降低发电机的温度，在转子两端装有轴流或离心风扇对机内气体进行强制循环。见图7，这是整个转子，是发电机中的旋转部件。

图7--安装好集电环与风扇的汽轮发电机转子

定子

因为定子铁芯内的磁通是在不停的变化，为防止涡流损耗，定子铁芯采用多层硅钢片叠成，硅钢片涂绝缘漆相互绝缘。硅钢片导磁良好。为通风冷却，定子铁芯分成多段，段间有缝隙实现径向通风。在定子铁芯的两端用压圈与穿心螺杆压紧定子铁芯，见图8。

图8--汽轮发电机定子铁芯

在定子铁芯槽内嵌放定子的三相绕组，绕组形式一般为双层叠绕。每相绕组由多个线圈组成，按一定规律对称排列，大型发电机的线圈只有几匝，是用一根根铜条或铜管弯成，在端部进行连接形成线圈。本模型简化处理，线圈是由表皮绝缘的导线绕成多匝的线圈。

在24槽电机模型有24个线圈，分为3组，组成三相绕组，6个引出线中3个是A、B、C相输出端，3个为中性线端，一同连接到到电机下方的出线盒的瓷套管端子。

图9为排列在一起的24槽绕组示意图。

图9--汽轮发电机定子绕组

这些线圈是嵌装在汽轮发电机定子铁芯的槽内，见图10。

图10--嵌装绕组的定子铁芯

嵌装好线圈还要在槽口插入槽楔，把线圈压紧固定。图11是嵌装好线圈的定子铁芯剖视图。

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