电动发电机

电动发电机

Motor-Generator

[本节为“抽水蓄能电站”栏目与“电动机系列”栏目共用]

本节介绍的是用于抽水蓄能电站使用的立轴电动发电机。这种电动发电机与水轮发电机虽都是同步发电机，但它还可以作为电动机使用，称为电动发电机或发电电动机或可逆电机。从基本结构上看，电动发电机与普通水轮发电机相同，但电动发电机用的是高压高速水轮机，故电动发电机的转子极数要少些，目前30万千瓦的电动发电机多数是每分钟500转，采用6对磁极，见图1。

图1  电动发电机转子

电动发电机的转子采用凸极式结构，磁极安装在磁轭上，电动发电机有南北相间的12个磁极，每个磁极上都绕有励磁线圈，励磁电源由外部的晶闸管励磁系统提供（由轴上端的滑环向励磁线圈供电），由于磁极少，转子直径可以做得小，通过加长长度来达到同样容量，小的直径可避免高速旋转离心力可能带来的损坏。 发电机定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀分布着许多槽， 用来嵌放定子线圈，定子线圈嵌放在定子槽内，组成三相绕组，每相绕组由多个线圈组成，按一定规律排列，见图2。

图2  电动发电机的定子铁芯与绕组

电动发电机安装在由混凝土浇筑的机墩上，在机墩上安装定子铁芯的机座，也是水轮发电机的外壳；在机墩上还安装下机架，下机架有推力轴承，用来安装发电机转子，推力轴承可承受转子的重量与振动、冲击等力。见图3。

图3  电动发电机机墩、机座、下机架

在机座上安装定子铁芯与定子线圈，见图4。

图4  电动发电机的定子与机座

转子插在定子中间，与定子有很小间隙，转子由下机架的推力轴承支撑，可以自由旋转，安装上机架，上机架中心安装有导轴承，防止发电机主轴晃动，使它稳定的处于中心位置，见图5。

图5  转子安装在下机架上

铺好上平台地板，安装好电刷装置，一台电动发电机就安装好了，见图6。

图6  电动发电机

虽然同步电机可以作为发电机又可以作为电动机使用，但真要在这两种功能时都能高效安全运行还是要专门设计与制造的，特别是大型电动发电机。 由于水泵水轮机在两种工况下的旋转方向是相反的，电动发电机也要适合双向运转，除了两种工况时对外的接线相序要切换，还要保证双向运转时的通风散热与系统润滑。 电动发电机运行在频繁切换与启动状态、变化迅速，电流冲击大，致使温度变化大，特别是作为电动机启动时，巨大的启动电流造成温度剧烈升高。频繁的温度大幅度变化会损坏机械结构特别是破坏绕组绝缘，这是设计与制造时要考虑的。 大型电动机的启动是复杂的，启动形式是多样的，不同的启动形式结构上也有区别，电动发电机的设计与制造要根据设计的启动方式进行。 电动发电机运行在频繁切换状态、变化迅速，要求机械结构经得起冲击，避免振动，防止疲劳。 总的说来，电动发电机的设计与制造比普通发电机与电动机的难度大，技术要求高。