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发电机冷却方式(发电机定子)
作者:管理员    发布于:2021-01-24 14:43   文字:【】【】【
  发电机冷却方式
  发电机的发热部件,主要是定子绕组、定子铁芯(磁滞与涡流损耗)和转子绕组。必须采用高效的冷却办法,使这些部件所宣布的热量发出除掉,以使发电机各部分温度不超过允许值。
  发电机采用水-氢-氢冷却方法,即发电机定子绕组及引线是水内冷,发电机的转子绕组是氢内冷,转子本体及定子铁芯是氢冷。为此,发电机还设有定子水冷体系,发电机氢冷体系和为防止氢气从轴封漏出的密封油体系。
发电机定子
  发电机定子
  发电机定子主要由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。
  1)机座与端盖
  机座是用钢板焊成的壳体结构,它的效果主要是支撑和固定定子铁芯和定子绕组。此外,机座能够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)体系的一部分。因为发电机定子选用径向通风,将机壳和铁芯背部之间的空间沿轴向分隔成若干段,每段构成一个环形小风室,各小风室相互替换分为进风区和出风区。这些小室用管子相互连通,并能替换进行通风。氢气替换地经过铁芯的外侧和内侧,再集中起来经过冷却器,然后有效地防止热应力和局部过热。
  端盖是发电机密封的一个组成部分,结构如图所示。为了装置、检修、拆装方便,端盖由水平分隔的上下两半构成,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杰出的气密。
  资料|发电机结构知识解说
  轴瓦选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效果。
  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,内圆与轴间有空隙,装在端盖内圆处的密封座内。密封瓦分红四块,在径向和轴向均有卡紧绷簧箍紧,尽管密封瓦在径向能够随轴一同起浮,但在密封座上下均有销子能够防止它切向滚动。密封油经密封座和密封瓦的油腔流入瓦和轴之间的空隙沿径向构成油膜以防止氢气外泄。
  在滑环端轴承及油密封设有对地绝缘以防止轴电流损害转轴。
  2)机座隔振——定子弹性支撑
  为了减低因为转子磁通对定子铁芯的磁拉力引起的双频振荡,以及短路等其它因数引起的定子铁芯振荡对机座和基础的影响,在定子铁芯和机座之间选用卧式弹性隔振结构。
  弹性隔振结构方式如左图所示:在定位筋的背部装绷簧板,绷簧板经过垫块,用螺栓固定在定位筋的背部,绷簧板中部与机座内的隔板相连,构成弹性隔振结构。
发电机
  资料|发电机结构知识解说
  3)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。为了削减铁芯的磁滞和涡流损耗,定子铁芯选用导磁率高、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无机绝缘漆。冲片上冲有嵌放线圈的下线槽及放置槽楔用的鸽尾槽。扇形冲片使用定子定位筋定位,经过球墨铸铁压圈施压,夹紧成一个刚性圆柱形铁芯,用定位筋固定在内机座上。齿部是经过压圈内侧的非磁性压指来压紧。边段铁芯涂有粘接漆,在铁芯装压后加热,使其粘接成一个牢固的全体,进一步提高铁芯的刚度。
  为了削减端部漏磁通在压圈和边段铁芯中引起的发热,和在端部铁芯中的附加电气损耗,在压圈上装有全铜屏蔽;边端铁芯为阶梯状以添加铁芯内园与转子之间的气隙;并在齿上冲有小槽。
  转子绕组端部存在很多的漏磁通,别的,发电机运转时定子绕组在铁芯端部也发生很多的漏磁通,这些漏磁通主要是垂直进入端部定子铁芯,然后感应出垂直于轴向的涡流,引起铁芯端部过热.发电机在欠励条件下运转时,定子绕组会发生更多的漏磁通,使铁芯端部过热更为严重。为了削减端部漏磁通在压圈和边段铁芯中引起的发热和在端部铁芯中的附加电气损耗,上海电机公司采取了以下办法:
  a)铁芯端部规划成阶梯状
  铁芯孔两端逐渐扩大,这能够防止转子漏磁通量过多聚集在定子铁芯端部,而且能够使部分漏磁通转变成垂直于定子轴线的径向磁通,然后削减损耗降低端部过热。
  b)在转子线圈端部选用非磁性护环。
  经过励磁绕组护环的去磁效果,添加了漏磁通的磁阻,然后削减了转子端部漏磁通对定子铁芯的影响。
  c)在铁芯端部表面,选用一块铜防护板,既所谓的电屏蔽环
  选用电屏蔽的意图是防止端部大部分轴向漏磁通穿过铁芯。因为铁芯端部选用阶梯形后,压圈处的漏磁会有所添加,使用漏磁通能在铜防护板内发生的很多涡流,此涡流的方向将阻挠漏磁通穿过。而铜与用作铁芯端片的石墨铸铁相比,电阻率只有约1/5,根据磁穿透深度定律,损耗降到大约1/2,而且铜的导热系数是石墨铸铁的5倍,因此,铜防护板不会出现过热。
  d)铁芯端部压圈和铁芯端板(压指)选用高电阻率、低导磁率资料
  这种资料增大了铜防护板和铁芯间的磁阻,使漏磁通不易穿过铁芯,高电阻率又使该部位涡流减小,故此部件也不会过热。
  e)在铁芯端部扇形体上开槽
  因为在铁芯端部扇形齿部开槽隙,使得涡流活动面积削减了约1/2,于是涡流损耗减小了约3/4。
  f)冷却风体系中,加强对端部的冷却。
  4)定子绕组
  定子绕组的端部结构如下图所示,它是由嵌入铁芯槽内的绝缘线棒在端部联结成的线圈,绕组端部为篮式结构,而且由引线环衔接成固定的相带。选用连续式F级环氧粉云母绝缘体系,表面有防晕处理办法。
  资料|发电机结构知识解说
  在负载运转条件下,定子绕组会发生自感应涡流损耗,为削减这种损耗,定子线棒选用了罗贝尔换位方式。所谓换位,就是在线棒织造时,让每根线棒沿轴向长度,别离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,削减直线及端部的横向漏磁通在各股导体内发生的环流及附加损耗。
  定子线棒由矩形的空心和实心股线混合织造而成,定子绕组就是经过空心股线中的水介质来冷却的。定子线棒端部的一切股线均焊接到水电接头上,经过铜带将两根线棒水电接头焊在一同构成电气衔接,构成一匝线圈;而一切空心股线中的冷却水经过水电接头的水路接至靠滑环端的汇流母管,并经绝缘引水管进入线圈。在发电机的集电环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,即从集电环端流向汽机端。
  汇流母管是直接接地的,从线圈到汇流母管间的衔接是选用单个加强型绝缘管,这种绝缘管规划上能够受发电机的运转电压,这就保证了线圈的对地绝缘。但对于这种结构,丈量线圈绝缘却是不方便的。
  资料|发电机结构知识解说
  1-槽底垫料2-主绝缘3-实心线4-层间垫料5-半导体弹性波纹板6-空心线7-传动垫条8-滑动楔块9-锥形楔销
  定子线棒在槽内的固定如上图所示,它有杰出的固定:侧面有半导体弹性波纹板,径向还用带斜度的槽楔组合固定。定子绕组端部设有特殊的支撑体系,用浸胶涤玻绳帮扎固定在由玻璃钢支架和绑环组成的端部固定件上,帮扎固定后进行烘焙固化,使整个端部在径向和周向上为刚性固定,确保端部固有频率远离倍频,防止运转中发生共振。轴向可沿支架滑销方向,随负载或工况变化而自由地移动,大大削减了因为负载或工况变化在绕组和支撑体系引起的应力,提高了机组运转的可靠性及满意机组调峰运转的要求。
  5)发电机出线
  发电机各相和中性点出线均经过集电环端机座下部出线罩引出机座,在出线罩与定子外机座之间放置有密封垫以保持气密性。出线罩板选用非磁性资料以削减定子电流发生的涡流损耗。出线罩板下方开有分泌孔以防止引线周围积存油或水。
  资料|发电机结构知识解说
  定子出线及氢冷回路如上图所示。定子出线经过高压绝缘套管穿出机壳外,套管由全体的陶瓷和铜导电杆组成,导电杆两端镀银。过渡引线及出线套管均选用氢气内冷,套管上装有电流互感器供丈量和保护用。
  6)测温元件和出线板
  a)热电阻
  在定子绕组的每一相的最热点埋设有检温计(R.T.D),丈量绕组的温度。而线棒温度,选用每个槽内上基层线棒间埋置的电阻检温计来丈量。铁芯温度用埋置的热电偶丈量。此外,在冷却器的进风区埋设有电阻检温计,以丈量冷却器的进出风温。
  一切机内的检温计均经过机座下部的接线端子板引出。
  b)热电偶
  因为发电机在欠励运转时,定子端部部件的温度会很高,这些部位均埋设热电偶以丈量温度。
  在定子压圈,铜屏蔽和铁芯边端齿部丈量部位所装置的热电偶是铜-康热电偶,其传感部件焊在测点位置。
  定子线圈出水温度,选用布置在出水接头上的热电偶丈量。
  轴瓦温度选用埋置在钨金下的热电偶丈量。
  热电偶的股线和保护套之间的空隙用陶瓷物质填充,使股线与外层空气隔绝,并可防止热电偶在空气中和高温下被腐蚀。
  热电偶引线(玻璃丝包股线)被引至测温端子箱的出线板上。