水轮发电机结构课件.ppt

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1、水轮发电机水轮发电机n水轮水轮发电机发电机结构结构形式：形式：n按布置方式的不同水轮按布置方式的不同水轮发电机发电机可分卧式和立式两可分卧式和立式两种。种。n按推力轴承位置的不同来分按推力轴承位置的不同来分,立式立式发电机发电机又分为悬式和伞式又分为悬式和伞式两种。两种。n推力轴承位于装置上方的推力轴承位于装置上方的发电机发电机称为悬式称为悬式发电机发电机，它适用，它适用于转速在于转速在100r/min以上。其优点是推力轴承耗损小，装配方以上。其优点是推力轴承耗损小，装配方便，运转较稳定；缺点是机组高度较大，消费钢材较多。便，运转较稳定；缺点是机组高度较大，消费钢材较多。伞式发电机伞式发电机

2、推力轴承位于转子的下方的发电机称为伞式发电机，无上导的称为全伞式，有上导的称为半伞式，它适用于转速在150r/min以下。其优点是机组高度低、可降低厂房高度、节省钢材；缺点是推力轴承损耗大、安装、检修、维护都不方便。水轮发电机结构水轮发电机结构(1)(1)立式水轮发电机立式水轮发电机(2)(2)卧式水轮发电机卧式水轮发电机水轮发电机一、水轮发电机结构一、水轮发电机结构n水轮发电机由定子、转子、机架、推力轴承、导水轮发电机由定子、转子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器等组成。轴承、冷却器、制动器等组成。n发电机发电机的定子由机座、铁芯、线圈等部件组成的定子由机座、铁芯、线圈等部件组成。n机

3、座是用来固定铁芯的，对于悬式机座是用来固定铁芯的，对于悬式发电机发电机，机座，机座用来承受转动部分的全部重量；铁芯是用来承受转动部分的全部重量；铁芯是发电机发电机磁磁路的一部分；线圈则形成路的一部分；线圈则形成发电机发电机的电路。的电路。n（一）定子（一）定子n1.1.机座机座发电机发电机的机座主要作用是：的机座主要作用是：1 1）作为定作为定子铁芯叠片的支撑结构子铁芯叠片的支撑结构；2 2）承受定子的扭矩承受定子的扭矩,并并将其传至底脚；将其传至底脚；3 3）构成冷却气体的通道；构成冷却气体的通道；4 4）构构成轴承成轴承,机架和冷却器的支撑结构；机架和冷却器的支撑结构；n大型水轮大型水轮发

4、电机发电机的定子机座直径比较大，主要采的定子机座直径比较大，主要采用立式结构，大部分需要分瓣制造。用立式结构，大部分需要分瓣制造。n2.定子铁芯定子铁芯定子铁芯是定子的主要磁路，同时也是定子定子铁芯是定子的主要磁路，同时也是定子绕组的安装和固定部件。定子铁芯由扇形冲片、绕组的安装和固定部件。定子铁芯由扇形冲片、通风槽片、齿压板、拉紧螺栓、托块、定位筋等通风槽片、齿压板、拉紧螺栓、托块、定位筋等部件组成部件组成。在发电机运行时，铁心受到机械力、。在发电机运行时，铁心受到机械力、热应力及电磁力的综合运用。热应力及电磁力的综合运用。n3.定子绕组定子绕组组成绕组的基本单元称为元件。一个元件由组成绕组

5、的基本单元称为元件。一个元件由两条元件边和端接线组成，两条元件边和端接线组成，元件边置于槽内，能元件边置于槽内，能切割主机磁场而感应电动势，亦称有效边。端接切割主机磁场而感应电动势，亦称有效边。端接线在铁芯之外，不切割磁场，故不能产生感应电线在铁芯之外，不切割磁场，故不能产生感应电动势，仅起连接线作用。动势，仅起连接线作用。定定子子典典型型结结构构图图定子定子铁铁心心结结构构图图返回定子扇形片定子扇形片通通风风槽片槽片定子机座定子机座结结构构图图n水轮机的定子绕组一般均采用双层绕组。水轮机的定子绕组一般均采用双层绕组。双层绕组的每个槽内有上，下两个线圈边。线圈的双层绕组的每个槽内有上，下两个线

6、圈边。线圈的一条边放在某一槽的上层，另一条边则放在相隔一个一条边放在某一槽的上层，另一条边则放在相隔一个线圈节距的下层，整个绕组的线圈数恰好等于槽数。线圈节距的下层，整个绕组的线圈数恰好等于槽数。双层绕组的主要优点为双层绕组的主要优点为:1）可以选择最有利可以选择最有利的节距。并同时采用分布绕组，来改善电动势和磁动的节距。并同时采用分布绕组，来改善电动势和磁动势的波形；势的波形；2）所有线圈具有同样的尺寸，便于制造；所有线圈具有同样的尺寸，便于制造；3）端部形状排列整齐，有利于散热和增强机械强度。端部形状排列整齐，有利于散热和增强机械强度。分分叠绕组叠绕组和和波绕组波绕组。n叠绕组叠绕组：绕组

7、嵌线时，相邻的两个串联线圈中。后绕组嵌线时，相邻的两个串联线圈中。后一个线圈紧叠在前一个线圈上，这种绕组称为叠绕组。一个线圈紧叠在前一个线圈上，这种绕组称为叠绕组。在绕组中，每一个极相组内部的线圈是依次串联的。在绕组中，每一个极相组内部的线圈是依次串联的。不同磁极下的各个极相组之间视具体的需要既可结成不同磁极下的各个极相组之间视具体的需要既可结成串联，亦可结成并联。串联，亦可结成并联。叠绕组叠绕组和和波绕组波绕组n波绕组波绕组:对多级、支路导线截面较大的交流电对多级、支路导线截面较大的交流电机，为节约极间连线用铜，常常采用波绕组。水机，为节约极间连线用铜，常常采用波绕组。水轮轮发电机发电机的定

8、子基本上都采用波绕组接线。的定子基本上都采用波绕组接线。波绕组的特点是，两个连接的单匝线圈成波绕组的特点是，两个连接的单匝线圈成波浪型前进，和叠绕组相比较。两者的相带划分波浪型前进，和叠绕组相比较。两者的相带划分和槽号分配完全相同，但是线圈之间的连接顺序和槽号分配完全相同，但是线圈之间的连接顺序和端布形状不同。波绕组的连接规律是，把所有和端布形状不同。波绕组的连接规律是，把所有同一极性下属于同一相的线圈按波浪型依次串联同一极性下属于同一相的线圈按波浪型依次串联起来，组成一组；再把所有另一级性下属同一相起来，组成一组；再把所有另一级性下属同一相的线圈按波浪形状依次串联起来，组成另一组；的线圈按波

9、浪形状依次串联起来，组成另一组；最后把这两大组线圈根据需要结成串联或并联，最后把这两大组线圈根据需要结成串联或并联，以构成一相绕组。以构成一相绕组。（二）（二）转子子n水轮水轮发电机发电机的磁极基本上是凸极式。磁极的磁极基本上是凸极式。磁极是产生磁场的主要部件，由磁极铁芯、励是产生磁场的主要部件，由磁极铁芯、励磁线圈和阻尼绕组三部分组成，并用磁线圈和阻尼绕组三部分组成，并用“T”形形结构固定在磁轭上。结构固定在磁轭上。n为防止水轮为防止水轮发电机发电机突然和电网解列突然和电网解列(即甩负即甩负荷荷)时机组的转速升得过高，要求转子具有时机组的转速升得过高，要求转子具有足够大的转动惯量。转动惯量通

10、常用飞轮足够大的转动惯量。转动惯量通常用飞轮力矩力矩。n转子支架是安装磁轭、磁极及主轴的中间转子支架是安装磁轭、磁极及主轴的中间部件。在运行中要承受扭矩、重力、离心部件。在运行中要承受扭矩、重力、离心力等的综合作用。大型水轮力等的综合作用。大型水轮发电机发电机的转子的转子支架有组合式（辐射型）和圆盘式两种。支架有组合式（辐射型）和圆盘式两种。n主轴是用来传递转矩，并承受转动部分的轴向主轴是用来传递转矩，并承受转动部分的轴向力，通常用高强度钢整体锻成，或由铸造的法力，通常用高强度钢整体锻成，或由铸造的法兰与锻造的轴筒拼焊而成；兰与锻造的轴筒拼焊而成；n轮毂是主轴与轮臂之间的连接件；轮臂是用来固轮

11、毂是主轴与轮臂之间的连接件；轮臂是用来固定磁轭并传递扭矩的，大、中型机组的轮臂一定磁轭并传递扭矩的，大、中型机组的轮臂一般为焊接结构；般为焊接结构；n磁轭的主要作用是产生转动惯量和挂装磁极，同磁轭的主要作用是产生转动惯量和挂装磁极，同时也是磁路的一部分，直径小于时也是磁路的一部分，直径小于4m的磁轭可用的磁轭可用铸钢或整圆的厚铸钢或整圆的厚钢板钢板组成，大于组成，大于4m时则由时则由35mm的的钢板钢板冲片叠成一整圆，用键固定在轮臂外冲片叠成一整圆，用键固定在轮臂外端；端；（二）转子结构（二）转子结构n发电机发电机转子由主轴、轮毂、磁轭、端压板、风扇、转子由主轴、轮毂、磁轭、端压板、风扇、磁极

12、、制动闸板等组成，磁极、制动闸板等组成，发电机发电机转子转子发电机发电机转子转子10/2006 C.B.Zengn n同步电机一般采用同步电机一般采用同步电机一般采用同步电机一般采用旋转磁极式结构旋转磁极式结构旋转磁极式结构旋转磁极式结构，根据磁极形，根据磁极形，根据磁极形，根据磁极形状可分为状可分为状可分为状可分为隐极隐极隐极隐极和和和和凸极凸极凸极凸极两种型式。两种型式。两种型式。两种型式。凸极同步电机气隙不均匀，适合于中速或低速旋转场合凸极同步电机气隙不均匀，适合于中速或低速旋转场合 隐极同步电机在不考虑齿槽效应时，气隙均匀，适合于隐极同步电机在不考虑齿槽效应时，气隙均匀，适合于 高速旋

13、转高速旋转10/2006 C.B.ZengNSNS+凸极式主主轴轴转转子支架子支架转转子磁子磁轭轭磁极磁极集集电环电环 （三）机架（三）机架n机架是立轴水轮发电机安装推力轴承、导轴承、制动器机架是立轴水轮发电机安装推力轴承、导轴承、制动器及水轮机受油器的支撑部件，机架由中心体和支臂组成，及水轮机受油器的支撑部件，机架由中心体和支臂组成，中心体为圆盘形式，支臂大多为工字梁形式。中心体为圆盘形式，支臂大多为工字梁形式。n机架按其所处位置分为上机架和下机架，按承载性质分机架按其所处位置分为上机架和下机架，按承载性质分为负荷机架和非负荷机架。安置推力轴承的机架为负荷为负荷机架和非负荷机架。安置推力轴承

14、的机架为负荷机架。机架。n（四）推力轴承（四）推力轴承n推力轴承是应用液体润滑承载原理的机械结构部件，主推力轴承是应用液体润滑承载原理的机械结构部件，主要由轴承座及支承、轴瓦、镜板、推力头、油槽及冷却要由轴承座及支承、轴瓦、镜板、推力头、油槽及冷却装置等组成。其主要作用是承受立轴水轮发电机组转动装置等组成。其主要作用是承受立轴水轮发电机组转动部分全部重量及水推力负荷，并将这些负荷传给负荷机部分全部重量及水推力负荷，并将这些负荷传给负荷机架。架。卧式机组主要卧式机组主要承受承受正、反向水推力。正、反向水推力。n 推力轴承按支推力轴承按支承承结构结构方式方式分分:有有弹性弹性垫垫支承支承式式、刚性

15、抗刚性抗重螺栓支承式、重螺栓支承式、弹性油箱支承弹性油箱支承式式、平衡平衡块支承块支承式式等结构等结构型式型式。中小型水轮发电机的推力轴承一般采用刚性抗重。中小型水轮发电机的推力轴承一般采用刚性抗重螺栓支承式推力轴承。螺栓支承式推力轴承。n按油循环冷却方式分按油循环冷却方式分:有有内循环和外循环两种方式。内循环和外循环两种方式。按推力瓦瓦面材料分按推力瓦瓦面材料分:钨金瓦和弹性金属塑料瓦钨金瓦和弹性金属塑料瓦 两种。两种。弹性金属塑料瓦在油膜压力下产生一弹性金属塑料瓦在油膜压力下产生一 定的弹性定的弹性压缩压缩变形而使其变形而使其均衡作用均衡作用，提高了推力轴承的运行提高了推力轴承的运行可靠可

16、靠性性、灵活性和、灵活性和适应性适应性，同，同 时给安装、维护、检修带时给安装、维护、检修带来方便，目前已在大、中、小来方便，目前已在大、中、小 型水轮发电机推力轴型水轮发电机推力轴承上广泛采用承上广泛采用。n（五）导轴承（五）导轴承n导轴承是用来承受水轮发电机组转动部分的径向机械导轴承是用来承受水轮发电机组转动部分的径向机械不平衡力和电磁不平衡力，并约束轴线径向位移和不平衡力和电磁不平衡力，并约束轴线径向位移和防止轴的摆动。防止轴的摆动。推力推力轴轴承承上机架上机架下机架下机架同步电机的工作原理转子通直流电流 If励磁磁场Bf电枢感应电势随转子旋转 角速度SNnea三相对称负 载运行时旋转基波 磁势三相对称电 枢电流 iabcebecIf水轮发电机型号水轮发电机型号 SFW7500-8/2150 为为7500KW的卧轴水轮发电机，的卧轴水轮发电机，8对对磁极，定子铁心外径磁极，定子铁心外径2150cm。nSF6300-8/2600 为为6300KW的立轴水轮发电机，的立轴水轮发电机，8对磁对磁极，定子铁心外径极，定子铁心外径2600cm。