青能公司汽轮发电机介绍（培训用）

昆明石林同步电机原理简介概述同步电机：交流旋转电机。用途：主要作发电机用，也可作电动机带动具有恒速要求的机械，还可作调相机，向电力系统发出无功功率，用于改善电力系统的功率因数及调整电网电压。现代发电厂中所发出的交流电能几乎全部是同步发电机发出，尽管目前有其他发电型式，如磁流体发电，太阳能发电等，但电力系统中仍是同步发电机占绝对优势。

同步电机指电机转子的转速n与旋转磁场转速n1相同的交流电机。同步电机的转速：n=60f1/p

f1--电网频率。概述三相同步发电机的基本工作原理

同步发电机(synchronousgenerator)是将机械能转变为交流电能的设备。

在火电厂，发电机用汽轮机作原动机，称为汽轮发电机；在核电站是以核反应堆来代替火电站的锅炉，原动机仍然是汽轮机；在水电厂，发电机用水轮机作原动机，称为水轮发电机；有的地方用柴油机用作原动机，称为柴油发电机。SNnIf三相同步发电机的基本工作原理

同步发电机基本工作原理：导体切割磁力线感应电动势。转子：转动的部分，转子上有磁极和励磁绕组，产生磁场。定子（又叫电枢）：固定的部分，定子铁心上有齿和槽，槽内设置有绕组，是切割磁场的导体。气隙：定转子之间有气隙。三相同步发电机的基本工作原理

定子：有三相定子绕组，每相结构完全相同，它们在空间上互差120°电角度对称分布放置在定子铁心槽内。转子：有p对磁极，磁极上有直流励磁绕组，当直流电流通过电刷和滑环流入转子绕组后，产生主磁通，主磁通由N极经气隙，定子铁心，再经气隙进入S极，构成主磁路。定子外接负载，形成回路，有三相电流。机械能转化为电能定子绕组三相感应电势三相同步发电机的基本工作原理

交流电势频率f的确定当转子为1对磁极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电势变化一个周期；当同步发电机有p对极时，转子旋转一周，感应电势交变p个周期。当转子转速为每分n转时，交变电势频率为：三相同步发电机的基本工作原理

交流电势频率f的确定结论：同步发电机定子绕组感应电势的频率取决于它的极对数p和转子的转速n。同步发电机极对数一定时，转速与电枢电势的频率有严格对应关系。当电力系统频率f一定，发电机转速为恒定值，这是同步发电机的主要特点。三相同步发电机的基本工作原理

结论：我国标准工频为50Hz，所以同步发电机的极对数和转速成反比。汽轮发电机转速较高，极对数较少，如转速n=3000r/min，则极对数p=1。水轮发电机转速较低，极对数较多，如转速n=125r/min，则极对数p=24。三相同步发电机的基本工作原理

按运行方式不同分为：发电机、电动机和调相机。按结构形式不同分为：电枢旋转式（简称转枢式）和磁极旋转式（简称转场式）。磁极旋转式按转子结构不同又分为凸极式和隐极式。按安装方式不同分为：卧式和立式。同步电机的类型按原动机类型不同分为：汽轮发电机、水轮发电机、燃气轮发电机、柴油发电机、风力发电机、太阳能发电机等等。按冷却介质不同分为：空气冷却、氢气冷却、水冷却等。同步发电机的基本构造

同步电机一般采用旋转磁极式结构，根据磁极形状可分为隐极和凸极两种型式。凸极同步电机气隙不均匀，适合于中速或低速旋转场合。隐极同步电机在不考虑齿槽效应时，气隙均匀，适合于高速旋转。1—定子2—凸极式转子

气隙不均匀，极弧底下气隙较小，极间部分较大。凸极式电机结构特点转子上没有凸出的磁极，气隙均匀，转子呈圆柱形。1—定子3—隐极式转子隐极式电机结构特点电源频率固定，采用转子结构与转速有关。

火电厂和核电站的汽轮机拖动的发电机，转速高，转子宜作成细而长的隐极式，这种发电机通常称为汽轮发电机。核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站用的大同小异，所不同的是由于蒸汽压力和温度都较低，所以同等功率机组的汽轮机体积比常规火电站的大。

水轮机拖动的发电机，转速低，因而要求有较多的磁极，转子宜作成短而胖的凸极式。凸极式和隐极式电机应用场合同步电机的气隙较同容量的异步电机大。异步电机励磁电流由电网供给，需从电网吸取感性无功功率，若气隙大，则励磁电流大，电机的功率因数低，因此在机械允许的条件下，气隙要尽量小一些。

同步电机气隙磁场由转子电流和定子电流共同激励，从运行稳定性考虑，气隙大，同步电抗小，短路比大，运行稳定性高。但气隙大，转子用铜量增大，制造成本增加。所以气隙大小的选择要综合考虑运行性能和制造成本这两方面的要求。同步电机与异步电机青能汽轮发电机介绍产品定位型号说明绝缘等级发电机分类汽轮发电机结构设计特点交流无刷励磁机结构简介电机工艺一、产品定位青能公司根据自身生产与营销能力，现阶段主要生产的汽轮发电机规格型号如下：另外，青能公司为适应高速汽轮机发展的需要，同时在进行高速汽轮发电机的研发。制造技术青能公司采用先进的生产与检验设备，从而保证汽轮发电机产品质量达到一等品以上的质量要求，关键零部件产品质量达到优等品质量要求。主要制造技术包括：定子铁芯冲片全自动冲片；定子线棒全自动包带；转子绕组全自动扁绕；转子采用高速动平衡机超速，全程测量交流阻抗与振动。

二、型号说明：汽轮发电机型号一般为：QF

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×①②③④⑤⑥⑦①：QF汽轮发电机②：类型：“B”为双支撑结构，无“B”为单支撑结构，“T”为TRT机组发电机

③电压等级：

“1”或“2”分别代表额定电压为6.3kV、10.5kV④励磁方式：“W”为无刷励磁，无“W”为静止可控硅励磁励磁⑤额定功率：MW⑥发电机极数,2为二极⑦设计序号

三、发电机的绝缘等级发电机的绝缘等级主要有A、E、B、F、H、C等，目前公司常用的发电机等级为B或F级。F级耐热等级为定子150℃，转子为140℃B级耐热等级为定子130℃，转子为120℃。

四、发电机分类汽轮发电机如果从支撑结构来分可分为两种：一种是单支撑结构，另一种为双支撑结构。安装方式有单层布置和双层布置之分。如果从励磁方式来分：汽轮发电机又可以分为无刷励磁、静止可控硅励磁、直流同轴励磁方式三种。从我公司的生产情况来看，目前大部分机组为单支撑、双层布置的静止可控硅发电机。五、汽轮发电机结构设计特点

汽轮发电机基本使用条件是：安装地点在海拔1000m及以下的一般室内场所，室内温度为5℃～40℃，并具备一般的防蚀、防爆、防震动及冲击、防机械损伤等条件，但必须有严格的防导电灰尘措施，保证发电机冷却介质的清洁，严防未经净化的空气进入发电机内，造成空冷发电机转子绝缘故障。汽轮发电机为三相二极同步发电机，由汽轮机直接拖动，从汽端看为顺时针方向。汽轮发电机采用密闭式空气循环冷却系统。本型发电机技术性能满足以下标准:GB/T7064透平型同步电机技术要求

IEC34-3透平型同步电机技术要求

IEEEStd.115同步电机试验条例汽轮发电机由静止和旋转两大部件构成。其中静止部分包括定子、端盖、轴承、刷架、冷却器、底板及测温系统等。转动部分有转子、励磁机电枢、旋转整流盘等。1、总体结构普通式发电机的主要采用整式体机座、座式轴承、密闭循环空气冷却系统；空气冷却器布置在机座下方的机坑里。附图1

可控硅励磁机组通风系统2、定子发电机定子由机座、铁心及绕组等组成

2.1机座定子机座采用优质钢板焊接而成的壳体结构，具有足够的强度和刚度支撑定子铁心、定子线圈以及承受电机运行时产生的电磁力。机座内部由环板和风管隔成多个冷热风区，并组成冷却气体风道。机座两侧有与基础把合的底脚，两侧有吊攀可用于制造厂及电厂起吊。2.2定子铁心定子扇形冲片是用具有低损耗和优良导磁性能的冷轧硅钢片冲制而成，表面涂刷F级热固性绝缘漆。定子铁心由扇形冲片迭压而成，依靠定位筋固定到定子机座上。铁心沿轴向由通风槽钢分隔成若干段，段与段之间形成径向风道。为了降低铁心的附加损耗，边段铁心齿部设计成阶梯形，并在齿中间开有窄槽。2.3定子绕组定子绕组为单匝线圈组成的双层蓝式结构，三相、短距、迭绕组，由上、下层线棒和端部引线组成。采用连续式环氧粉云母绝缘，表面进行防晕处理，具有优良的绝缘性能和机械性能。定子线棒由多股实心线分两排排列而成，并在槽部进行Robel换位，以减小股线间的环流损耗。定子线棒在槽内由槽楔和楔下固定(见附图3)。附图3定子绕组在端部采用支架和绑环固定方式，通过涤波绳将绑扎热烘固化成一个整体。定子绕组端部固有频率远离100Hz，从而避免运行时发生共振。定子端部出厂前，定子绕组将进行直流泄漏试验和耐电压试验。

6个出线头从励端机座下方引出。3转子发电机转子为两极，隐极式结构，由转轴、转子绕组、护环、风扇和引出线等部件组成。3.1转轴转轴由高强度，高磁导率合金钢整锻而成。转轴两端分别加工有轴颈作为轴承的支撑部分。转子本体上加工有轴向槽用于放置励磁绕组。3.2转子绕组转子绕组由具有良好的导电性能、机械性能和抗蠕变性能3。其槽3部分有向通风孔，端部铣有轴向风道，以形成绕组的冷却风道。转子槽衬是含云母，玻璃纤维等材料的复合绝缘，具有良好的绝缘性能和机械性能。3.3护环护环由高强度非磁性的合金钢锻件制成，其作用是保护转子端部绕组不致因离心力而飞逸。护环为悬挂式结构，一端热套在转子本体端部并用环键固定。这种结构可减少由于转轴挠度产生的护环附加应力。

3.4风扇风扇30MW及以下为离心式风扇，50（60）MW为螺旋桨式风扇，装在转子两端。4、轴承发电机采用套筒轴瓦，轴瓦外表面与轴承座内表面采用球面配合，使转子在运行时能自动调整中心。励端轴承座设有双层对地绝缘，以防轴电流烧伤轴颈和轴承合金，其绝缘电阻可在机组运行时方便地测量。轴承润滑油由汽轮机油系统提供。5、集电环、碳刷集电环用耐磨合金钢制成，布置在发电机励端。碳刷为石墨制品，具有较低的磨擦系数，由安装在刷握上的恒压弹簧保持与集电环的良好接触。

50MW及以上集电环用空气自鼓风冷却。6、灭火水管定子两端装有灭火水管，进口法兰在机座侧面，以备事故灭火时用。7、电加热器（根据用户要求提供）机坑内安装有电加热器。停机时（当湿度≥50％）开启电加热器，使机内温度高于环境温度，但不超过65°），防止发电机受潮。8、视察窗机座两端设有视察窗，用于观察端部线圈的运行状况。9、接地电刷在转子汽端装有接地电刷，以避免运行时轴电压的影响。10、测温装置发电机在以下部位装设电阻检温计(RTD)和温度计：a)定子槽内上层和下层线圈之间b)定子铁心c)机座内进出风区：冷却器出风：d)轴承轴瓦e)轴承出油管f)空气冷却器进出水管：g）进出风道所有测温元件均为Pt100铂热电阻.测温元件在机座内的引线均为屏蔽线。

六、交流无刷励磁机结构简介

交流励磁机是用于无刷励磁机组中，交流无刷励磁机主要由定子、电枢、旋转整流装置、端盖、风扇、测量滑环及举刷装置等部件组成。1、定子励磁机定子主要由机座、定子线圈、定子铁芯等部件组成。

1.1定子机座由钢板及铸钢机壳焊接而成。为了便于吊装，定子机座设有吊攀。1.2定子磁极铁芯由1mm钢板叠压而成,并用磁极铆钉轴向锁紧为一整体,径向用螺栓均分固定在机壳上。1.3线圈由聚酯漆包圆铜线绕制并经匝间绝缘处理后固化为牢固的整体。2、电枢

2.1电枢铁芯是由冲制的高导磁低损耗冷轧硅钢片迭压而成，冲片两面涂有绝缘漆。2.2电枢线圈采用波绕组半线圈。线圈由玻璃丝包扁铜线叠成。线圈绝缘是用粉云母带连续包扎模压成型的结构。2.3为了加强电机冷却,电枢右端套有旋浆式风扇。3、旋转整流器

旋转整流器主要由旋转二极管、电阻、电容、散热器、绝缘板及安装环等组成。这些元器件均布置在旋转整流盘上，组成整流电路。3.1每桥臂由电阻、电容组成阻容保护电路，以防止汽轮发电机转子失步（或定子机端短路）在转子励磁绕组内产生过电压。3.2为了防止旋转时由于离心力作用引起的破坏，二极管

选用旋转型二极管并且径向安装在整流盘座上。七、电机工艺

1、绝缘材料概述绝缘材料又称电介质，它的电阻率高，导电性能差，通过的电流几乎为零，凡是电阻率大于109Ω.cm物质都称为绝缘材料。绝缘材料的主要作用是隔离带电导体或不同点位导体的作用，在使用过程中，绝缘材料还起着机械

支撑、保护导体及防晕灭弧作用。2、绝缘材料分类1）云母及云母制品2）纤维及玻璃纤维制品3）薄膜与复合薄膜制品4）绝缘漆5）层压和卷制品6）胶粘漆、环氧树脂

绝缘结构

绕组形式名称材料圈式股线绝缘玻璃丝匝间绝缘薄膜三合带（桐马带）对地绝缘B、F级环氧粉云母带防晕层半导体漆或带条式股间绝缘双玻璃丝/涤纶玻璃丝排间绝缘环氧浸渍玻璃坯布（多胶云母板）对地绝缘B、F级环氧粉云母带防晕层半导体漆或带换位绝缘环氧桐马柔软云母板（DMD复合纸）换位凹坑填充粉云母换位填充板（填充腻子）

3、铁芯装配的技术要求及工艺条件选择铁芯装配的技术要求铁芯转配的任务就是将一定数量的冲片理齐、压紧、固定成一个尺寸准确、外形整齐、紧密度适宜的整体。3.1压力均匀和紧密度适宜铁芯扇张现象对铁芯有严重的影响，为了改善叠压质量，较长的铁芯需要采用多次加压的方法来加强铁芯的紧密度

发电机定子铁芯的压装质量是电机制造质量的重要指标之一，针对较长的定子铁芯，要保证其压装质量，预压是不可缺少的过程。预压过程实施的好坏对最后定