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发电机结构

第一章同步发电机的工作原理我们知道，当导线在磁场中作切割磁力运动的时候，在导线中将有感应电势产生，假设将导线连成闭合回路，就有电流流通，同步发电机构的工作就是基于这个原理。不过，在实用的同步发电机中不是导线在运动，而是磁场在运动。图4-1是同步发电机的原理图。转子由四块电磁铁组成；定子由开有槽的硅钢片迭成，槽内安放有导线，每个槽中的导线按一定规律连接起来构成定子绕组。当转子励磁〔在转子绕组中通以直流电〕，并在原动机带动下旋转，那么在定子绕线中产生交变电势。下面我们研究A槽导线中电势的情况。

1、转子在图4-1所示位置时，导线A中的电势方向，用右手定那么判断为由外向内，用符号表示；2、当转子顺时针转过1/4圆周〔一个磁极〕时，A中电势的方向由内向外，用符号⊙表示；3、当转子顺时针转过圆周2/4〔二个磁极〕时，A中电势方向又为由外向内；4、当转子顺时针转过圆周3/4〔三个磁极〕时，A中的电势方向为⊙；5、当转子转过一周时，A中的电势方向与初始一样，即为。

由上述可知，如果转子有两对磁极，转子每转过一周，导线电势的频率变化为两个周期。假设转子有P对磁极，转子转速为n/60时，导线A中电势的频率为〔4-1〕式中f—同步发电机电势的频率，单位为Hz;p—同步发电机的极对数；n—同步发电机转子转速，单位为。假设f=50Hz，那么当P=1时，r/min；当P=2时，r/min；当P=3时，r/min。其他依此类推。公式〔4-1〕描述了所有同步电机〔不管是同步发电机还是同步电动机的共同特性：极对数P已定时，电机的转速与电势的频率有着严格不变的关系。用电机专业的“行话〞来说就是“同步〞，同步电机的词意也由此而来。

第二章水轮发电机的结构

第一节立式水轮发电机的转子一、主轴水轮发电机主轴用以传递转矩，并承受机组转运局部的重量及轴向推力。主轴应具有一定的强度和刚度，以免运行中因轴的挠度过大使气隙超过允许的偏差〔对卧式水轮发电机还应考虑转子重量的影响〕，此外，轴系的临界转速〔无论对横向振动还是扭转振动〕应高于或等于机组飞逸转速的1.2倍。主轴分一根结构和分段轴两种。一根结构，其优点是结构简单、制造方便、机组轴线易于调整。适用于中、小容量的水轮发电机和大容量悬式发电机。在这种结构中，借助于轴与轮毂之间的键或轴与轮毂之间的过盈配合来传递转矩。中、小型水轮发电机由于其力矩较小，转轴尺寸小，加工键槽较方便等原因，所以常采用分段结构。分段轴通常由上端轴、转子支架和下端轴组成。这种结构的中间段是转子支架的中心体，没有轴，所以又称无轴结构。假设厂房内起吊高程结构布置允许，下端轴可与水轮机轴合为一根轴。这样可以节省材料、缩短机组高度，又可以保证轴的加工同心度，减小轴线摆度，从而提高安装和运行质量。这种结构还具有主轴便于锻造、运输以及不需要热套轮毂等优点。小容量水轮发电机采用整锻实心轴；大、中容量水轮发电机多采用整锻空心轴；大容量水轮发电机主轴可以采用电渣焊工艺，将铸造或锻造的法兰和铸造的轴身连成整体。近来，已有用钢板卷焊的大型薄壁轴结构。

二、转子支架转子支架是将主轴和磁轭连接成为一体的中间部件。它的主要作用是固定磁轭和传递转矩。大型辐臂式转子支架的结构。它由中心体和支壁组成，并通过合缝板连成一体。转子支架中心体用铸造轮毂与钢板焊成或用钢板焊接结构。它由轮毂、上圆盘、下圆盘、撑板、筋板和合缝板等组成。中心体外径〔对边距离〕通常为3.5—4m，假设超过4m，因运输条件的限制，需要分瓣。转子支架的支臂有工字形和盒形两种结构，根据结构外形，盒式支臂又分为拐腿式、斜筒式和直筒式三种伞式水轮发电机多采用斜支臂结构，以提高机组运行的稳定性。

三、转子磁轭磁轭的主要作用是产生转运惯量和固定磁极，同时也是磁路的一局部。直径小于4m的磁轭可用铸钢或整圆的厚钢板组成。大于4m时采用扇形冲片磁轭。扇形冲片磁轭由扇形磁轭冲片1、通风槽牌2、定位销3、拉紧螺杆4、磁轭上压板5、磁轭键6、锁定板7、卡键8、下压板9、等零部件组成。冲片交错迭装，每迭250—500mm厚为一段，段间有通风槽片，以形成风沟。为了减小磁轭的倾斜度和波浪度，在磁轭上、下端装有压板〔也有用制动环代替下压板的〕，用拉紧螺杆交磁轭固紧。磁轭通过磁轭键、卡键我锁定板楔紧在转子支架上。

扇形磁轭冲片用2—4.5mm厚的钢