汽轮发电机结构原理讲义

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1、QFSN-600-2-22C型汽轮发电机结构原理简介概述我公司发电机为东方电机股份有限公司引进日本日立公司技术，并合作生产的QFSN-600-2-22C型汽轮机直接拖动、隐极式、二极、三相同步汽轮发电机。发电机冷却方式为水－氢－氢，采用机端自并励静止励磁。水氢氢冷却方式：定子线圈（包括定子引线）直接水冷、转子线圈直接氢冷（气隙取气方式），定子铁心氢冷。发电机采用密闭循环通风冷却，机座内部的氢气由装于转子两端的轴流式风扇驱动。集电环和电刷空气冷却，两集电环间设有离心式风扇。轴承为强迫润滑（由汽机润滑油系统供油）。发电机配有氢

2、油水控制系统，以提供和控制发电机冷却用氢气，密封油和定子线圈冷却用水。发电机型号表示意义：Q－汽轮机拖动F－发电机S－定子绕组水冷N－转子绕组氢内冷600－额定容量2－两极22－电压22KVC－特征号，表示三段机座，中心高760m(三段式机座－即沿轴向将机座分为三段，中间段为机座主体，呈圆筒形用以支撑铁心，两端部分呈方盒形用以设置氢气冷却器并支撑端盖轴承，分段运输至电厂再组装成一整体。）QFSN-600-2-22C型发电机额定参数额定出力667MVA/600MW额定电压22KV额定电流17495A功率因数0.9（滞后）转速

3、3000r/min频率50Hz相数3环境温度5～40℃额定氢压0.414MPa定子接线2-Y出线端子数6绝缘等级F级（温升按B级考核）基础知识1、工作原理交流旋转电机主要分为同步电机和异步电机。同步电机主要用作发电机，而异步电机主要用作电动机。所谓同步电机即指电机的转速为同步转速（恒定值N0=60f/p），而异步电机即指电机的转速不同于同步转速（非恒定值）。同步发电机的工作原理图发电机主要有定子和转子两部分，定、转子之间有气隙，原理如上图所示。定子上有AX、BY、CZ三相绕组，它们在空间上彼此相差120°电角度，每相绕组的

4、匝数相等。转子磁极（主极）上装有励磁绕组，由直流励磁，其磁通方向从转子N极出来，经过气隙、定子铁芯、气隙，再进入转子S极而构成回路，如图中的虚线所示。用原动机拖动发电机沿逆时针方向旋转，则磁力线将切割定子绕组的导体，由电磁感应定律可知，在定子导体中就会感应出交变的电势，即Bm为正弦波磁密的最大值，l为磁力线切割导体的长度，v为磁力线切割导体的线速度，ω＝2πf，f为电势的频率。由于发电机定子三相绕组在物理空间布置上相差120°，那么转子磁场的磁力线势必将先切割A相绕组，再切割B相，最后切割C相。因此，定子三相感应电势大小相

5、等，在相位上彼此互差120°电角度。如果某发电机有p对极，转子每分钟转数为n，则转子每秒钟旋转n/60转，那么感应电势将每秒交变（pn/60）次，即频率为。由于汽轮发电机的极对数为1，所以n＝3000r/min情况下，f＝50Hz。2、磁场与磁势交流发电机的磁通分为两部分，一部分与定、转子绕组同时交链，称为气隙磁通，是电机进行机电能量转换的媒介；另一部分仅与定子绕组或仅与转子绕组相交链，称为漏磁通。气隙磁通的路径是：从定子磁轭经过定子齿、空气隙到转子，再经过空气隙、定子齿回到定子磁轭，形成闭合磁路。气隙磁通可由定子磁势建立

6、，也可由转子磁势建立。当发电机中的定、转子绕组中都有电流时，则由定、转子磁势共同建立。1）同步发电机空载运行当同步发电机被原动机拖动到同步转速时，转子绕组中通入直流励磁电流而定子绕组开路时，称为空载运行。空载定子电枢电流为零，电机气隙中只有转子电流（励磁电流）If单独产生的磁势Ff和磁场，称为励磁磁势和励磁磁场。既交链转子又经过气隙交链定子的磁通称为主磁通，即空载时的气隙磁通（Φ0），或称励磁磁通。而只交链励磁绕组而不与定子绕组相链磁通称为漏磁通（Φfσ），它不参与电机之间的能量转换过程。当转子以同步转速n1旋转时，主磁通

7、切割定子绕组感应出频率为f=（pn/60）的三相基波电势，其有效值为：。这样，改变励磁电流If就可以改变主磁通Φ0，空载电势E0值也将改变。从磁路计算公式可知，当一台电机的各段铁芯和气隙的尺寸以及铁芯的材料决定后，它的磁性特性也就确定不变了。同步发电机空载时的时－空矢量图上图为同步发电机空载时的时－空矢量图，Ff1为励磁磁势的基波，Bf1为气隙磁通密度的基波，两者同相位，其正波幅均处于转子直轴正方向上，且与转子一起以同步转速（ω1＝2πf）旋转。由磁通密度波Bf1与定子任一相相交链的磁通量是一时间变量，用Φ0表示，由Φ0感

8、应于该相的电势用E0表示，相量E0滞后于Φ090°。2）同步发电机对称负载运行当定子接上对称的负载后，这时在负载电流产生了第二个磁势——电枢磁势。电枢磁势与励磁磁势相互作用形成负载时气隙中的合成磁势并建立负载时的气隙磁场，因此，所谓对称负载时的电枢反应，即对称负载时电枢磁势的基波对主极磁场基波的影响。由