汽轮发电机的构造

汽轮发电机的构造

Steam Turbine Generator Structure

这里介绍汽轮发电机的构造，发电机主要由转子与定子组成。汽轮发电机是同步发电机，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。 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，故转子做成细长型。转子圆周上没有凸出的磁极（不像原理模型中的转子），转子铁芯是一个在圆周上开有一些槽的圆柱，在圆周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

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。 图2是汽轮发电机转子，转子铁芯采用隐极式结构。

图2 汽轮发电机转子

转子励磁绕组嵌放在转子铁芯的槽中，见图3。

图3 嵌装好绕组的汽轮发电机转子

绕组相互连接后再连接到集电环，集电环安装在转子轴一端，为降低发电机的温度，在转子两端还装有风扇。

图4 安装好集电环与风扇的汽轮发电机转子

因为定子铁芯内的磁通是在不停的变化，定子铁芯采用多层硅钢片叠成，硅钢片间相互绝缘，可减小涡流损耗。硅钢片导磁良好，在铁芯内圆均匀分布着许多槽用来嵌装定子绕组（图5所示）。

图5 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。每相绕组由多个线圈组成，按一定规律对称排列，图6是排列在一起的定子绕组示意图。

图6 汽轮发电机定子绕组

这些绕组是嵌装在汽轮发电机定子铁芯槽内，见图7。 。

图7 嵌装绕组的定子铁芯

定子铁芯与绕组是安装在发电机机座内，机座下方有发电机接线箱，连接到定子绕组，发出的三相交流电从这里引出（图8所示）。

图8 定子与机座

把转子插入机座内，转子转轴由安装在机座两端轴承托架或轴承座上的轴承支撑。转子磁极与定子铁芯间留有气隙，转子可自由旋转,电刷装置与集电环紧密接触连接（图9所示）。

图9 汽轮发电机的组成

集电环通过电刷与励磁电源连接，电刷安装在刷盒内，刷盒固定在刷握上，刷握固定在刷握架座上，见图10左图；电刷与集电环紧密接触，在图10右图中显示了电刷与集电环的相对位置。

图10 电刷装置与集电环

碳刷装置与集电环一同装在隔音罩内。图11是汽轮发电机外观图。

图11 汽轮发电机外观图

图12是汽轮发电机剖面图。

图12 汽轮发电机剖面图

请观看发电机结构3D动画，动画演示汽轮发电机的构造与运转，长度21MB，请耐心等待下载。

汽轮发电机结构3D动画

实际的汽轮发电机构造非常复杂，本课件与动画仅介绍与发电相关的主要组成部分，机座仅为示意图，实际的机座一般由机座与两侧端盖等部分构成，机座还包含冷却系统。