立式水发机发电机结构简介 结构设计及有限元分析

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1、立式水发机发电机结构简介及有限元分析2011年11月12本文着重介绍立式水轮发电机的结构、功能，并就大家主要关心的问题作简单解答。第一部分一、结构及功能简介1、水轮发电机是同步水轮发电机的一种，其能量转换是通过机组大轴传递。其总体布置结构根据推力轴承的位置分为悬式和伞式。2、基本参数和数据介绍：（1）基本参数：发电机基本参数有额定容量SN、额定功率PN、额定频率fN、（额定转速）nN、额定电压UN、额定电流IN、额定功率因数等，应注意相互间的区别和联系。（2）电抗参数和时间常数：纵轴同步电抗Xd:体现发电机的静态稳定性，越小稳定性越

2、高。纵轴瞬变电抗Xd＇：体现发电机的静态稳定性，越小稳定性越高。纵轴超瞬变电抗Xd＂：体现发电机的动态稳定性，越小稳定性越高。短路比fk0：发电机稳定性体现的一个重要指标，越大稳定性越好。横轴同步电抗Xq横轴瞬变电抗Xq＇横轴超瞬变电抗Xq＂定子总漏抗Xe保梯电抗Xp12零序电抗Xo逆序电抗X2定子绕组开路时励磁绕组时间常数Td0＇定子绕组短路时励磁绕组时间常数Ta3、结构简介发电机主要由定子、转子、上机架、下机架、集电环与刷架装配以及附属设备油水管路、辅助接线、灭火水管、制动器管路、空气冷却器装配等部套组成，现简述如下：（1）定子

3、定子主要由机座、铁芯及定子绕组等组成。根据运输条件的不同，定子可采用整圆结构或分瓣机座。定子机座由钢板焊接而成，它的上环与上机架相连，底环与基础相连。为了加强机座的刚度及固定铁芯，在中间设有多道环板和若干条筋板，环板的外圆焊接在机座壁上。机座壁上开有孔，对于密闭循环冷却方式，常在圆周上均匀分布4、6、8个大方孔，作为从铁芯来的热空气进入空气冷却器的通道；对于管道通风冷却方式，机座壁上常开有几十、上百个圆孔，以利于热风排至厂房之外。12定子铁芯内径大小应满足下机架或下机架中心体、水机顶盖等大件顺利吊出，定子铁芯一般由导磁性能好、损耗小

4、的硅钢片交错地迭制而成，其牌号常用50W310、50W270。为了减小涡流损耗，在扇形片的两面均匀地涂以绝缘漆。铁芯在轴向方向分成若干段，段间用通风槽板隔开，以形成多个通风沟。铁芯两端设有齿压板和压圈。铁芯通过拉紧螺杆压紧成一体，每根螺杆上装有固定片，焊于机座筋板和环板上，使机座和铁芯成一坚固的整体。定子绕组分为圈式叠绕组和条式波绕组，其股线采用玻包线SBEB、SBEQB、SBMB等，对地绝缘采用多层半迭包云母带结构，其外衬以防晕带，并与主绝缘模压成一体，这就是常说的“一次成型技术”，能使绕组具有良好的耐电晕性能。绕组接成Y形，共有

5、六根引出线，主引出线和中性点引出线各三根，。为了防止发电机长期运行后定子线圈下沉，在定子线圈出槽口处设有槽口垫块，并将其绑扎在线圈上。在槽口垫块与线圈间垫有适形材料，待固化后使线圈与槽口垫块成为一体，可防止线圈下沉。在线圈两端根据需要设有单层或双层端箍。定子槽内还装有测温元件，用以监视定子绕组和铁芯的温度。（2）转子转子由磁极、磁轭、主轴、风扇等组成，从结构上说转子常分为以下几种：①整铸转子支架形式，用于小容量、小机座号电机；②整锻磁轭式转子，用于机座号较小、转速高的发电机；③圆盘式转子支架带叠片磁轭的转子。不管何种形式的转子均应满

6、足在飞逸转速时，运转3或5min而不发生有害变形。磁极由磁极铁芯、磁极线圈、阻尼绕组及磁极托板组成。磁极铁芯由1.512mm或2mm厚的钢板冲制叠压而成。叠压后，两端用磁极压板通过拉紧螺杆将铁芯固定成一整体。磁极线圈由铜带自下而上逆时针方向连续绕制数十匝而成，每匝间垫有玻璃坯布作为匝间绝缘；整个线圈在夹具内加温加压，直至铜带与绝缘固化成一整体。磁极极身绝缘采用环氧酚醛玻璃布板、二苯醚玻璃坯布整体热压成型后套在极身上。阻尼绕组由阻尼条与阻尼环组成，阻尼条采用硬铜棒T2，阻尼环采用硬铜板加工而成。磁极线圈上、下端装有耐高温的环氧酚醛玻璃

7、布板加工而成的绝缘托板。磁轭在结构上分为三种，一种是磁轭圈与转子支架铸造在一起的结构；一种是热套式磁轭结构；还有一种是叠片磁轭结构，第一种较简单，我们着重介绍后面两种。①热套式磁轭结构磁轭采用高强度合金锻钢、优质碳素锻钢、中厚板等饼状圆盘加工，再热套在主轴上，磁轭在全长分成多段，段间设有导风板。磁轭的主要作用是支撑磁极，传递力矩。②叠片式磁轭结构磁轭一般由2、3mm厚优质Q235、16Mn钢板冲制而成的冲片叠压而成，叠片时采用层间相错一个极距，且正、反向交错的叠片方法，以增强磁轭的整体性、改善磁轭拉紧螺杆的受力状态。同时为了改善通风

8、，叠片时采用两片一叠，以增加动力源头和径向风量。磁轭每叠200mm左右便用通风槽板隔开，形成径向风沟。磁轭两端常装有风扇，风扇是整个风路循环的动力源。（3）上、下机架上、下机架为辐射型焊接结构，其作用是作为支撑件。对于悬式机组，推力轴