工程人必须了解的发电机结构与原理有哪些(工程人必须了解的发电机结构与原理)

导语：工程人必须了解的发电机结构与原理

1、大型汽轮发电机主要由哪两大部分组成？

答：大型汽轮发电机主要由定子和转子两大部分组成，此外还有励磁系统和冷却系统两大主要附属系统。

2、发电机定子主要由哪些部分组成？

答：发电机定子主要由定子绕组、定子铁芯、机座和端盖组成。

3、、发电机转子主要由哪些部分组成？

答：发电机转子主要由转子铁芯、激磁绕组、护环、中心环、风扇、滑环以及引线等组成。

4、发电机是怎样运行的？

答：汽轮发电机的定子铁芯上开槽，槽内放置定子绕组，转子上装有磁极和激磁绕组。当激磁绕组通过直流电流后，电机内就会产生磁场。转子在汽轮机带动下转动，则磁场与定子绕组（导线）之间有相对运动，根据电磁感应原理，就会在定子绕组中感应出交流电势。如果把这些绕组按一定规律联结起来（一般为三相绕组），则可从绕组（出线端）引出三相交流电势。当发电机转子的极对数为二对极和转子转速为3000/分的时候，这个交流电势的频率就为50周/秒。

5、汽轮发电机的冷却方式主要有哪几种？

答：汽轮发电机的冷却方式主要有三种：

（1）空气冷却。分为开启式空气冷却和封闭循环式空气冷却。所谓开启式空气冷却是在一般小型发电机中，发电机风扇从厂房中将冷空气吸入电机，冷却各部分后再排出机外。而封闭循环式空气冷却是在大中型发电机中，冷却空气从发电机出来后，被引到机坑下，经过一套空气冷却器冷却后被风扇打入电机。这些空气总在内部循环，可保持机内清洁。

（2）水内冷却。一般为双水内冷，即定子绕组和转子激磁绕组的导体都是空心的，在其导体内部通以冷却水，在定子膛内仍以空气冷却。冷却效率虽高，但导体内部易结垢、堵塞。

（3）氢气冷却。分为氢外冷却和水氢氢冷两种冷却方式。氢外冷却与空气冷却形式一样，只是冷却介质由空气改为氢气，不过氢气的冷却器在机内。水氢氢冷不同的是定子绕组导体内部通以冷却水，其余与氢外冷却方式一样。

6、发电机定子铁芯的一般结构型式与作用是什么？

答：发电机定子铁芯一般是用0.35mm或0.50 mm厚的导磁性较好的硅钢片冲制。冲后打磨光滑,喷涂1611或H52硅钢片漆。双边漆膜厚20～35μm，以加强片间绝缘。定子冲片一般是扇形的，在叠装时，交叉叠装拼成整圆以便减小磁阻。铁芯叠片沿轴向分成很多叠片段，每段3～6㎝，段间设8㎜或10㎜宽的径向通风沟，以便散热。每段叠片的中部及靠近两端处加垫0.2㎜的绝缘片。铁芯两端设有若干阶梯式的叠片段。铁芯是采用分段加压叠片铁芯。大中型发电机有的铁芯两端装有由无磁性材料制成的端压板和齿压板。齿压板压住铁芯的每个齿，端压板压紧齿压板和铁芯的轭部，然后由鸠尾筋两端的螺母压紧紧定。有的铁芯端部阶梯部分用环氧胶先胶合整体，通过弹簧板和机座固定成一体。

7、发电机定子绕组的一般结构型式与作用是什么？

答：发电机定子绕组一般由多根扁铜线并绕而成。匝间用云母纸带绝缘，整个绕组采用连续的B级绝缘或F级绝缘。将云母带半叠绕地包在绕组上，为主绝缘。其层数视发电机的电压而定。主绝缘缠绕后，再在槽部绝缘的表面半叠绕地缠一层0.3㎜厚的玻璃丝带,端部和出线端半叠绕地缠一层黄蜡绸带,再缠一层斜纹布带,用以保护主绝缘。连续式绝缘的绕组需真空浸漆、热压干燥，防止绝缘氧化。

定子绕组在铁芯槽中是双层布置的，每个绕组的两个边布置在不同的层内，其中一边布置在槽内的上层，另一边则在另一槽的下层。用垫条和槽楔将绕组固定于铁芯槽中。然后将属于同一绕组的两根线棒的端部焊接起来。进行绝缘包扎。为防止产生电晕在绕组整体还涂以半导体漆，槽内部分还加装半导体垫条。

定子绕组端部是用端箍来套紧，端箍固定在三角形支架上，三角形支架又用螺钉固定在定子铁芯的端压板上，线棒端部用扎带和端箍扎紧，上下层线棒间垫上绝缘垫块，并与线棒、端箍扎紧。也有的机组端箍与线棒之间不采用扎带固定，而用绝缘压板由螺杆压紧。从而避免或减少由于绕组端部产生振动，引起铜线疲劳和绝缘的磨损，尤其在电力系统或发电机发生短路故障时，避免发电机损坏。

8、发电机转子铁芯的结构型式与作用是什么？

答：发电机转子上主要有导电的激磁绕组和导磁的铁芯两部分组成。转子铁芯由于导磁和固定激磁绕组的要求，所以是由高机械强度和导磁较好的合金钢锻成，与轴锻成一个整体。转子铁芯上有嵌放激磁绕组的槽。这种槽是辐射式。而且槽较多，齿较窄，叫做小齿。这种槽的转子约有三分之一的部分没有开槽而构成大齿，发电机的主磁通就通过这一部分。

在转子导体的中心，沿轴向有一个对穿的中心孔，以消除或减小运转时产生的危险应力，以及引出激磁绕组的引线。

9、发电机转子激磁绕组的一般结构形式和作用是什么？

答：发电机转子激磁绕组一般都是用宽20～40㎜和厚不超过8㎜的扁铜线绕成，绕组嵌放在转子槽中。每一绕组在端部用铜板连接或直接焊接起来。绕组间用云母作衬垫绝缘或用云母带进行连续绝缘。转子槽用压制的衬套进行绝缘。转子绕组嵌入槽后，打入非磁性的青铜或硬铝做成的槽楔压紧绕组。绕组端部间衬以绝缘隔离块，并用护环和中心环来固定。中心环有两个作用，一是防止绕组端部沿轴向移动，二是支撑护环，使护环紧固。

激磁绕组的引线是通过转子滑环与外面的直流电源接通的。滑环与转子轴向间有绝缘套，布置在转子一侧。

10、发电机定子检修标准项目有哪些？

答：发电机定子检修标准项目有：

检查端盖、护板、导风板、衬垫等；

检查清扫定子绕组引出线和套管；

检查和清扫绕组端部绝缘、绑线、垫块、支架及端箍等；

检查和清扫铁芯、通风沟、槽楔，更换少量不合格槽楔；

定子绕组反冲洗及水压试验（水冷发电机）；

定子绕组预防性试验和定子喷漆。

11、简述发电机解体的一般程序？

答：发电机解体的一般程序是：

发电机修前有关试验→发电机排氢→拆除外衣、滑环引线、刷架、转子进水管和主副励磁机→拆除传感器、瓦盖→拆除发电机两侧上端盖、上风道隔板及上下风挡→拆吊下端盖等→抽出发电机转子。

12、抽出大型发电机转子，现场一般采用那几种方法？并简述之。

答：抽出大型发电机转子，现场一般采用三种方法：接轴法、滑板法和滑车法。

（1）接轴法：如图1所示。用吊车将励磁机侧轴承抬起，取出轴承座下部的绝缘垫，并在其下部垫以截面为8×20mm的铁板条（两根以上）。铁板条应平整清洁，并与轴承座接触的表面上涂一层黄油以减少磨擦。若励磁机与发电机轴承的基础不平时，应用枕木或钢板垫平。

用钢丝绳绑住励磁机侧的轴承座，并将钢丝绳接到拉转子的倒链铁钩上，倒链的固定点应在发电机轴的中心线上。在汽轮机侧用吊车将转子轴端吊起，拆卸下轴瓦，然后调整好转子水平，拉紧励磁机侧的倒链使转子移出，如图1（a），此时，吊车应随之相应地朝抽转子的方向前进，直到钢丝绳接近于静子线圈（或外壳）时为止。然后在汽轮机侧的转子轴下垫好支梁，将转子放在支梁上，拆除钢丝绳，装好假轴，在假轴端重新绑好钢丝绳用吊车吊起，撤出支梁，用上法继续抽出转子。当转子抽出大于全长的一半以后（此时转子重心已移出静子），再在假轴下垫好支梁，如图1（b）。拆除励磁机侧的倒链，在转子重心位置处绑好钢丝绳，用吊车将转子吊起，调整好水平后将转子平稳地从静子内抽出，如图1（c）。

图1 接轴法

1—静子；2—转子；3—轴承；4—起吊钢丝绳；5—木隔板；6—铁板条；7—倒链；

8—固定倒链的桩；9—轴承基础；10—励磁机基础；11—支梁；12—假轴

（2）滑板法：如图2所示。

拆卸发电机的轴承。用吊车先后在汽轮机侧和励磁机侧将转子吊起，装好悬吊钢丝绳和花篮螺丝，把转子放到悬吊钢丝绳上。拆除励磁机侧轴承座，从励磁机侧往静子膛内下部放入同发电机静子等长（包括两头端部线圈）、宽为1/4静子周长的绝缘纸垫（可用两层0.5mm厚的青壳纸），然后再放入弧形铁板。弧形铁板应略长于铁芯，弧度应与铁芯内部相吻合，并在汽轮机侧用铁丝把弧形铁板拉紧。把抽转子用的专用滑铁块用绳索牢固地绑于汽轮机侧转子铁芯正下方距铁芯边缘100mm的位置，把拉转子用的吊环固定在励磁机侧的轴端上，如图2（a）。倒链的固定地点应在轴中心线上。一切工作准备好后，用吊车在汽轮机侧把转子略微吊起，取下悬吊钢丝绳，再轻轻地把转子放下，使滑铁块落在弧形铁板上。再用吊车在励磁机端将转子吊起，取下悬吊钢丝绳，把转子调整到水平后拉紧倒链，把转子慢慢地从静子膛抽出，与此同时吊车也应相应地向前移动。待转子的重心移出后，在转子铁芯下部垫好支架，将转子放在支架上，如图2（b）。然后撤除倒链，在转子重心处绑好钢丝绳，用吊车将转子吊起，调整好水平后将转子平稳地从静子内抽出，如图2（c）。

图2 滑板法

静子；2—转子；3—吊环；4—起吊钢丝绳；5—木隔板；

6—悬吊钢丝绳和花兰螺丝；7—倒链；8—固定倒链的桩；9—轴承基础；

10—励磁机基础；11—支架；12—绝缘纸垫；13—弧形护心铁板14—滑铁块

（3）滑车法：如图3所示。

拆开发电机励磁机侧的轴承，取下上盖和上瓦，用吊车将转子轻轻吊起，在轴颈处垫好支架把转子放在支架上，取出下瓦，吊走轴承座。再将转子吊起，放倒支架，往静子膛内下部放入同发电机静子等长（包括两头端部线圈）、宽为1/4静子周长的绝缘纸垫（可用两层0.5mm厚的青壳纸），然后再放入弧形铁板。弧形铁板应略长于铁芯，弧度应与铁芯内部相吻合，并在汽轮机侧用铁丝把弧形铁板拉紧。再竖起支架，把转子放在支架上。在轴承座和励磁机基础上铺好铁轨，把外部滑车放到铁轨上。再用吊车把转子吊起，拿走支架，把转子放在滑车上，扣好滑车上部压盖，拧上夹紧螺丝。在励磁机侧轴端装后吊环，并将倒链的挂钩挂在吊环上，倒链的固定点应在发电机轴中心线上。

拆开发电机汽轮机侧轴承，取下上盖和上瓦。在联轴器处用吊车将转子轻轻吊起取下下瓦和下盖，在轴颈处装好内部滑车，如图3（a）。将转子调整好水平后，拉紧励磁机侧的倒链使转子移出，同时吊车也应相应地向前移动。当内部滑车已进入静子铁芯内部时，放下转子时内部滑车落在弧形铁板上，此时转子的全部重量由内外滑车承受，如图3（b）。撤去钢丝绳，继续拉紧励磁机侧的倒链，使转子继续移出。

当转子重心移出后，撤除倒链，在转子重心处绑好钢丝绳，用吊车吊起，调整好水平后，将转子平稳地从静子膛内抽出，如图3（c）。

图3 滑车法

1—静子；2—转子；3—吊环；4—起吊钢丝绳；5—木隔板；6—外部滑车；

7—倒链；8—固定倒链的桩；9—轴承座基础；10—励磁机基础；

11—铁轨；12—内部滑车

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