第一篇 600MW 汽轮发电机原理、结构及运行
1. 绪论
1.1 大型汽轮发电机主要参数的特点：
大型机组与中小型机组相比具有明显的优越性，但是，由于机组容量的增大，其结构、
参数和运行特性都发生了显著变化，因而也带来了一些新的问题。
对于发电机的视在功率，可由下式表示：
S = KABd i 2Ln
A =I n 1
t N n K － 系数，通常取１.1
A － 定子线负荷
I n － 定子额定电流
N n － 槽内有效导体数
t 1－ 沿定子圆周的槽距
B － 气隙长度
d i － 定子膛的直径
L － 有效铁芯长度
n － 转速
为了提高发电机的单机容量，必须增大式中各量数值。但是转速是由电网频率和转子极
对数决定的,B 只能在比较小的范围内变动，取决于所使用电工钢特性，定子、转子铁芯尺
寸的增加，受到铁路运输尺寸及现代冶金锻造技术的限制。因而，发电机容量的增加，主要
依靠改善发电机的冷却方式(采用直接冷却方式等)来增大发电机定子线负荷A 。
大型发电机组主要参数变化如下:
⑴ 同步电抗X d 增大
由于发电机有效材料的利用率提高，线负荷增大，导致与线负荷成正比的电抗X d 增大，
X d 的增大导致发电机静过载能力减小，因而在系统受到扰动时，易于失去静稳定。
电抗的增大，还使发电机平均异步转矩降低。例如中小型汽轮发电机的平均异步转矩的
最大值可达额定转矩的2－3倍，而大型机组的平均异步转矩的最大值一般约为额定转矩。
因而大型发电机组失磁异步运行时，滑差大，从电力系统吸收感性无功功率多，允许异步运
行的负载小，时间短。
⑵ 定子电阻相对减小，定子时间常数Ta 增大
一般中小型发电机Ta=0.10 ～0.16S ，而国产600MW 汽轮发电机的Ta 为0.7S 。Ta 的增
大，使定子非周期电流的衰减变慢，从而对电力系统安全、可靠运行提出了更为严峻的挑战，
并且恶化了电流互感器和断路器等元件的运行条件。
⑶ 机组惯性常数H 降低
大容量发电机组的体积并不随其容量成比例增大，采用气体或液体直接冷却的绕组与间
接冷却绕组相比，有效材料利用率高，在定子和转子的尺寸没有明显增大的情况下，汽轮发
电机的单机容量急剧增大，因而导致发电机组惯性常数明显降低，机组惯性常数H 是一个重
要参数，当其他条件相同时，在过剩转矩作用下H 愈小，角度δ改变愈快，发电机易于失去
同步。然而，H 值的增大，技术上复杂且造价昂贵。
1.2 现代电力系统运行对大型同步发电机的要求
对于大型同步发电机，既要制约于电机制造的技术和经济条件，又要满足电力系统的运行要求。具体地说，在不影响发电机本身寿命和可靠的基础上，重要的是应能适应大电力系统安全、稳定运行的要求。
所谓电力系统的稳定性，就是电力系统受到一定的扰动后能否恢复正常运行的能力。而扰动有大有小，为了研究方便将电力系统稳定问题分成小干扰的稳定性和大干扰的稳定性。
①小干扰的稳定性(静态稳定性)。所谓静态稳定性是指正常运行的电力系统承受微小的、瞬时出现但又立即消失的扰动后，恢复到它原有运行状况的能力，或者这种扰动虽不消失，但可用原有的运行状况近似地表示可能的新运行状况。
②大干扰的稳定性(动态稳定性)。它指的是正常运行的电力系统承受大的并经短暂持续而消失的扰动后，恢复到近似它原有运行状况的能力,或者这种扰动虽未消失，但系统可从原来的运行状况过渡到新的运行状况的能力，换言之，它是指系统在急剧扰动下的稳定性。有时又依据在扰动后所经历的时间为8S、5min和20min分别称之为短期、中期和长期三种。另一种分类又把短期问题称为“暂态稳定”，而把中、长期稳定这一大类称为“动态稳定”。
从现代电力系统运行需要出发，对大型同步发电机提出如下要求：
⑴应具备调峰能力
由于电网的发展及负荷性质的变化，调峰是一个愈来愈严重的问题。全国各大电力系统峰谷差均较大，有时甚至在高峰拉闸限电的情况下，峰谷差仍占最大负荷的30％，有的达50%。目前，除水轮发电机无例外地参加调峰外，200MW和125MW汽轮发电机组也要承担调峰任务，部分这类机组已试行两班制运行，部分600MW的汽轮发电机组也已变动负荷运行，今后将有更多的大机组参加调峰。
因而，发电机组在设计制造时应考虑到调峰的要求，在结构上采用一些适应于负荷大幅度变动和频繁起停的工况，防止老化、疲劳、变形等的技术措施。
⑵具备进相运行的能力
高电压大电网的一个主要特点是线路充电功率大，轻负荷时出现无功功率大量过剩，以致造成电压升高。因而近年来，当电力系统有功功率低时，愈来愈多采用发电机进相运行方式，以便吸收过剩的感性无功功率，实现无功补偿分层分区就地基本平衡。这是保持电网应有的电压水平既经济又合理的措施，世界各国均已广泛采用。
需注意的是，发电机在低励磁或进相运行时，因励磁产生的发电机电势较小(通常小于端电压)，因此对应于这一电势的电磁转矩最大值远小于过励磁方式运行时的电磁转矩，与此同时，在最低负荷期间为了减少运行机组台数，以及由于大幅度地减少负荷的技术困难，通常保持每台尚在运行的发电机带较大有功负荷，结果引起运行的发电机电势相对于电网电压有很大的角位移，这时如果电力系统发生大干扰，则保证系统稳定运行将有一定困难。
另外，对发电机本身来说，可能会导致定子铁芯端部压板和边缘铁芯温度急剧升高，在设计时应采取防范措施。
⑶应具有承受不对称运行的能力
电力系统出现负荷不对称或发生不对称短路时，发电机定子绕阻存在负序电流，使转子出现倍频电流和倍频谐振，造成局部过热甚至转子损坏。
发电机容许不平衡负荷的能力分长时和短时两种，按照国家设计制造标准规定，直接氢冷的发电机容许的最大负序电流值为８% I e。
⑷对轴系自然扭振的要求
次同步谐振：发电机组大轴在某些不利条件下，会发生频率低于工频的次同步谐振，造成转子的损坏。为预防次同步谐振的发生，要求制造厂家提供机组每一段轴的自然扭振频率，以便电网在采用直流输电、串联电容补偿、电力系统稳定器时考虑防范措施。
工频和两倍工频谐振:在某些情况下，如在电厂出线附近发生故障或并列时，在电网中
会产生不平衡电流，使转子产生倍频机电谐振而损坏。
为防止故障时故障电流的非周期分量或负序电流分量(包括不平衡负荷)激发电气与机械相互作用的工频和倍频谐振损坏大机组，机组的每一段轴的自然扭振频率不应处在工频的
0.9～1.1倍(45～55H Z)及1.9～2.1倍(95～105H Z)范围内。
⑸大机组应具备承受电网振荡冲击的能力
由于电网稳定破坏是运行中不可完全避免的，要求大机组在其升压变压器阻抗假定为15%,联接的系统短路容量为43000MVA(对500KV，相当于50KA)时，能承受20个振荡周期的失步运行。
⑹应具备承受误并列能力
误并列理应避免，但毕竟仍客观存在。作为大机组的设计标椎，很多国家都已有相应规定，结合我国实际，要求大机组在升压变压器阻抗假定为15%，联接系统短路容量为43000MVA 时，机组在保证寿命期间应能承受相位差80°时误并列5次，120°时误并列2次。当大机组具有这一能力时，也同时可以承受电网其他各种各样的冲击，从而提高了大机组的可靠性。
⑺应具备承受高压线路单相重合闸能力
根据一般定量分析，大电厂高压线出口发生三相故障且重合闸不成功时，对大机组是最危险的故障冲击。至于单相故障，几率较大，但即使重合闸不成功，在最不利条件下，根据电网故障时的实测和理论分析结果，轴承疲劳损耗最大值也不会超过0.1%，因而在汽轮发电机整个运行寿命期间,由于采用单相重合闸而积累的疲劳损耗大约为1%左右。故应电力系统运行的需要，要求大机组能承受单相重合闸冲击而不影响其可靠性。
2. 同步发电机的运行原理
2.1 同步发电机的基本原理
我们知道，导线切割磁力线能够产生感应电势，将导线连成闭合回路，就有电流流通，同步发电机就是基于这个原理工作的。
图2-1为最简单的两极同步发电机。定子上有AX 、BY 、CZ 三相对称绕组，转子是直流
励磁的主磁极。
当转子磁极上的激磁绕组通以直流励滋电流时，
转子形成N 与S 极的主磁极磁场，磁通Φ0从N 极出
来，经气隙-定子铁芯-气隙，进入S 极而形成回路，
如图中虚线所示。
若发电机转子由原动机拖动逆时针方向以速度
n 旋转时，主极磁通Φ0切割定子绕组而感应出对称
的三相电势，其电势频率为 f = 60
nP ( H z ) 图2—1 两极同步发电机 我国工业上应用的标准频率为50 H z ，因此P=1时转速n 应为3000 r/min 。
每相绕组电势的波形，取决于气隙磁密沿圆周的分布以及定子绕组的具体结构。电力系
统中应用的同步发电机，线电势波形都具有很好的正弦性。但是，由于高次谐波的存在，实
际线电势波形与正弦波形有一定的偏差，只要高次谐波的幅值限制在规定范围内，即可认为
线电势是正弦波形。
定子每相绕组电势的有效值为:
E = 4.44f ΦWKw
式中 Φ —— 每极磁通（W b ）
E —— 电势有效值（V ）
Kw —— 电势绕组系数
W —— 每相绕组匝数
当发电机带上负载，三相定子绕组中将产生电流，三相电流又产生一个合成的旋转磁场，
该磁场与转子以相同的转速和方向旋转，这就叫做“同步”。
2.2 同步发电机的运行特性
⑴ 同步发电机的空载特性
同步发电机被原动机拖动到同步转速，励磁绕组中通入直流励磁电流，定子绕组开路时
的运行，称为空载运行，此时电机内部唯一存在的磁场就是由直流励磁电流产生的主磁场。
因为同步发电机处于空载状态，即I = 0 ( I 为电枢电流 ) ，所以又把主磁场叫做空载磁
场。
在发电机的气隙磁通中，既交链转子又交链定子的磁通称为主磁通，即空载时的气隙磁
通，它的磁密波是沿气隙圆周空间分布的近似正弦形。忽略高次谐波分量，主磁通基波每极
磁通量用Φ0表示。励磁电流建立的磁通中还有一部分是仅交链励磁绕组本身，而不穿过气
隙与定子绕组交链的主极漏磁通，它不参与电机的机电能量的转换。主磁通所经磁路称为主
磁路，漏磁通所经路径主要由空气和非磁性材料等组成。两者相比，主磁路的磁阻要小得多，
所以在磁极磁势的作用下，主磁通远大于漏磁通。
在原动机驱动下，转子以同步速度n 旋转，主磁通切割定子绕组，感应出频率为f 的三
相基波电势，其有效值为：
E 0 = 4.44fWK w Φ0
式中 E 0 —— 基波电势
f —— 频率
W —— 绕组匝数
Kw —— 基波电势绕组系数
Φ0 ——基波每极磁通
由于Ｉ= 0，同步发电机的电枢电压等于空载电势E0，电势Ｅ0决定于空载气隙磁通Φ0，Φ0取决于励磁绕组的励磁磁势F f或励磁电流I f。因此，空载时的端电压或电势是励磁电流的函数，即Ｅ0 = f (I f)，称为同步发电机的空载特性。如图2-2所示。
图2—2 同步发电机空载特性图2—3 短路特性
又E0∝Φ0，Ｆf∝I f，改换适当的比例尺，空载特性曲线E0 = f ( I f )即可表示基波每极磁通Φ0和励磁磁势Ｆf的关系，即Φ0 = f ( F f)，这就是电机的磁化曲线。
空载特性曲线可以用试验方法测定。同步发电机以同步转速n旋转，Ｉ= 0，缓慢调节励磁电流I f，使Ｅ0达1.3U e，读取E0和I f的数值，然后再逐步减小I f , 每次读取E0和I f 的数据，直到I f= 0，读取相应的剩磁电势，就可以绘制空载特性曲线。由于铁磁材料具有磁滞性质, I f由零增加到某一最大值，再反过来由此最大值减小到零时，E0并不为零，而是与剩磁相对应的电势值，因此，试验曲线将得到上升和下降两条不同曲线，空载持性系下降时的曲线。
空载特性曲线很有实用价值。可以用它判断电机磁路的饱和情况，铁芯和励磁绕组是否发生短路故障等。
⑵同步发电机的短路特性
短路特性是指发电机在额定转速下，定子三相绕组短路时，定子稳态短路电流I与励磁电流I f的关系曲线，即I = f (I f)。
在做短路特性曲线时，要先将发电机定子三绕组的出线端短路，维持额定转速不变，增加励磁电流，读取励磁电流及相应的定子电流值，直到定子电流达到额定值为止。在试验过程中，调节励磁电流时不要往返调整。
短路特性曲线如图2—3所示，它是一条直线。在短路时，发电机端电压U=0，在忽略定子电阻R的情况下，发电机电势方程式可写成
E0 = jIXs
这说明短路时的电势仅用来平衡稳态短路电流在同步电抗上的电压降。因为此时发电机相当于一个具有电抗Xs的电感线圈，稳态短路电流是感性的，它所产生的电枢磁势起去磁作用，所以铁芯不饱和，因此，I=f(I f)是一条直线，因Xs是常数，E∝I，又E∝I f，故I ∝I f。
短路特性可以用来求未饱和的同步电抗和短路比，还可以利用它判断励磁绕组有无匝间短路等故障。显然励磁绕组存在匝间短路时，因安匝数减小，短路特性会降低。
所谓短路比，就是在对应于空载额定电压的励磁电流下，定子稳态短路电流与额定电流之比。汽轮发电机的短路比一般在０.5～0.7之间。
⑶同步发电机的外特性
图2—4 外特性曲线图2—5 调整特性曲线
外特性是反应发电机端电压随负载电流而变化的曲线，即在励磁电流、转速、功率因数为常数的条件下，变更负载(定子电流)时端电压U的变化曲线，即U=f(I)。图２—４示出了在几个不同功率因数下的外特性曲线。从图中可以看出，在滞后的功率因数情况下，当定子电流增加时，电压降落较大，这是因为此时电枢反应是去磁的，在超前的功率因数情况下，定子电流增大，电压反而升高，这是因为电枢反应是助磁的，在cosφ=l时电压降落较小，其降落原因是由于功率因数角φ和内功率角ψ不同，即使φ=0，而ψ仍大于零，仍有一部分去磁的电枢反应。
外特性可用来分析电机在运行中的电压波动情况，并藉此提出对自动励磁调整装置电压调节范围的要求。
一般用电压变化率来描述电压波动情况。从电机的空载到额定负载，端电压变化的百分数(对额定电压)称为电压变化率ΔU，即
ΔU =
e e
U U
E
0１００%
汽轮机发电机的ΔU = 30～48%。
⑷调整特性
既然端电压会随负载变化而变动，那么，要维持端电压不变，必须在负载变动时及时调整励磁电流。所谓调整特性，是指端电压、转速、功率因数为常数的条件下，变更负载(定子电流I)时励磁电流I f的变化曲线，即I f = f(I)。
如图2—5 示出不同功率因数下的调整特性曲线。从图中可以看出，在滞后的功率因数下，负载增加，励磁电流也必须增加，这是因为此时去磁作用加强，要维持气隙磁通，必须增加转子磁势。在超前的功率因数下，负载增加，励磁电流一般还要降低，这是因为电枢反应有助磁作用的缘故。
调整特性可以使运行人员了解在某一功率因数时，定子电流到多少而不使励磁电流超过制造厂的规定值，并能维持额定电压。利用这些曲线可使电力系统的无功功率分配更趋合理。
⑸功角特性曲线
(a) (b) (c)
图2—6 发电机与无限大系统并联运行
（a ）接线图 （b ）等值电路图 （c ）向量图
图2—6为同步发电机与无穷大容量电网并列运行的接线示意图。当发电机与无穷大容
量电网并列运行时，发电机端电压U Ｇ=常数，频率f=常数，假定发电机处于不饱和状态，且
忽略定子电阻，可得到如图所示的电压向量图，图中感应电势Ｅq 与端电压ＵG 之间的夹角
δ称为功率角，简称功角。它是随负荷的不同而变化的，例如，在纯电感或纯电容负荷时，
向量Ｅq 与U Ｇ的方向相同，功角δ为零度，发电机输出有功功率为零。功角δ还有另一个物
理意义，即假定Eq ＝ＵＧ时，则δ=θ, 是产生Eq 的励磁绕组磁势Ｆ０与产生端电压ＵＧ的
合成磁势Ｆ之间的夹角，Ｆ０与F 之间的夹角又可以看成是一个空间相角，它是转子磁极中
心线与合成等效磁极中心线的电角度。在同步发电机作为发电机运行时，向量Ｆ0永远超前
F ，规定此超前的δ角为正值。
电机的电磁功率表示式为
P e = mU G Icos φ
式中 m —— 定子绕组相数
U G —— 定子相电压
I —— 定子绕组相电流
φ —— 功率因数角
在电压向量图中，从E q 点画一条垂直于G OU 的线，并与之相交于A 点，得到如下关系
式：
IX d cos φ = E q sin δ
将上式带入电磁功率关系式中，则得
P e = d
q G X E mU sin 如果用标幺值表示U G 、E q 、P e ，上式可写成：
P e = d
q G X E U sin δ 在U G 为常数时，电机可以作为发电机运行，δ角为正值，电机向电网送出有功功率，
也可以作为电动机运行，δ角为负值，电机从电网吸收有功功率。
图2—7 功角特性曲线
图2—7示出了电磁功率P e 与功角δ的关系曲线，这是一条正弦函数变化的关系曲线，
称为功角特性，最大功率发生在δ=90°时，此值称为系统极限功率，表达式为
P e.max = d
q G X E U 下面从功角的物理意义说明发电机发出有功功率的过程。发电机运行时，其输出功率取
决于汽轮机输出到发电机轴上的机械功率，逐步增加原动机的输出功率P m ，且使输入转矩大
于电磁转矩和空载转矩之和，则剩余转矩使转子加速。合成等效磁势F 的值及旋转速度，受
电网电压、频率的牵制保持不变，于是励磁磁势F 0就会超前于合成等效F ，也即功角增大, δ
角的增大引起电磁功率Pe 增大，相应的电磁功率转矩增大，直到剩余转矩为零，转子转速
不再升高，达到新的平衡状态。上述的平衡过程，是逐渐增加输入功率时得到的，这种平衡
是属于静态性质的，因此要调节发电机的输出功率，只需要调节原动机输入的机械功率即可。
由于电机内部自动的改变δ角，从而与电网并列运行的发电机输出功率就作相应的改变。
但是，当δ= 90°时，电磁功率已达到最大值，再继续增加输入功率Pm ，则δ＞90°，
电磁功率反而减小了，就会出现更多的剩余功率，因此功率不能保持平衡，剩余功率将使转
子继续加速，直至转速大于同步转速，称之为“失去同步”，同步发电机则失去了静态稳定。
在原动机输入功率维持不变，发电机在受到小的扰动后，引起δ角的变化，δ角能否自
行恢复到原来的平衡状态值，也属于静态稳定问题。
当同步发电机失去静态稳定后，如果不立即减小原动机功率，则由于电磁功率的减小，
剩余功率增加，使转子达到很高的转速，这时相当大的离心力作用在转子上，转子将被损坏。
另外，由于电机的电势、频率与电网不同，定子绕组中将出现数值大到足以损坏定子的电流。
因此，同步发电机在与电网并列运行时，必须保持静态稳定运行状态。
同步发电机维持静态稳定的判据是: 当δ角增大后，电磁功率Pe 亦随之增大。以微分
的形式表示则为:
P r = δ
d dP
e > 0 式中Pr 称整步功率，当Pr > 0时发电机能保持静态稳定运行，而Pr ＜ 0时则不能维
持静态稳定运行。静稳定特性曲线图中虚线部分即为P r =f(δ)的关系曲线。由曲线看出，δ
＞90°时，Pr 为负值，电机将失去静态稳定，在δ= 90°时，就达到稳定极限，此时对应
的电磁功率为稳定极限功率。
在实际运行中，电机应在稳定极限范围内运行，且应留有足够的静态稳定储备。发电机
静稳定储备能力用静稳定储备系数来衡量，其表达式为
K p = 0
0P P P M -× 100% P M 为发电机极限功率，P 0为发电机运行点功率。一般规定正常运行时发电机的K p 值不小
于15～20%，δ值一般30°～40°。
3. QFSN －600—2YH 型汽轮发电机的结构
本型发电机为三相交流隐极式同步发电机。发电机由定子、转子、端盖、轴承、油密封
装置、冷却器、出线盒、引出线、外罩、热工检测元件等部件组成。发电机采用整体全密封、
内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁芯及端部构件氢气表面冷却、转子绕组氢内冷的冷
却方式。定转子绕组均采用F 级绝缘。
3.1 定子部分
定子由机座、铁芯、隔振结构、绕组和进出水汇流管等部件组成。
⑴定子机座
定子机座为整体式，由高强度优质钢板装焊而成。机座外皮套装在机座骨架上，机座骨架由辅向隔板、端板、轴向筋板和通风管组装焊接而成，它们使机座具有足够的强度和刚度，并构成了定子的11路径向通风区。机座的端板为80mm厚钢板，外皮为25mm厚钢板经滚制成型的圆筒拼焊构成。机座内的辐向隔板共18块，其中装焊吊攀座的4块(靠近定子铁芯端部)，定子机座铁芯本体段的12块辐向隔板同轴向通风管一起构成机座的11向风区，为保证各风区的风量，各冷风区的通风管都是由端部直接通至各自风区。
定子机座两侧共有4个可拆卸的吊攀和供装配测温引线端子板的法兰。机座上部开设有夹紧环调节孔，下部开设有清理孔及充排氢气、二氧化碳气体的管路接口及测量风压、连接漏水探测器的接口。
发电机的定子冷却水汇流管的进出法兰设在机座上部的侧面。汇流管的排污法兰设在机座两端的下部。
定子机座两侧的底脚将支撑整个发电机的重量和承受突然短路时产生的扭矩。它们具有足够的强度和刚度，座脚板厚度为82mm。在定子机座中心处，底脚上开设有轴向定位槽，以装配机座与座板间的轴向固定键。
定子机座的强度要求在3.5倍工作氢压下(1．4MPa)，机座的最大应力不得超过材料的屈服极限(200MPa)。
定子机座与铁芯间的隔振结构采用WH型的立式弹簧板结构，如图３—１所示。
图3—1 定子弹性支撑
这种隔振结构沿轴向共设11组切向隔振弹簧板，每组中两块弹簧板布置在夹紧环两侧，一块布置在夹紧环的底部，以保持铁芯稳定。
定子铁芯经夹紧环与弹簧板的一端相连接，弹簧板的另一端与装焊在机座隔板上的座板相连接。采用这种隔板结构可以减少大型机组由于转子和定子铁芯之间的磁拉力在定子铁芯上产生的倍频振动、定子铁芯垂直方向自重的振动及突然短路时交变力矩扭转振动等影响。
⑵定子铁芯
定子铁芯由涂有半无机硅钢片绝缘漆的高导磁、低损耗的扇形硅钢冲片叠装而成，沿圆周10.5片冲片，硅钢片厚度为0.5mm。定子槽数为42槽。
定子铁芯采用定位螺杆、夹紧环、绝缘穿心螺杆、端部齿压板和分块压板的紧固结构。铁芯的轴向紧固由定位螺杆和42根高强度无磁钢绝缘穿心螺杆拉紧，穿心螺杆的紧固经液压拉伸后再紧固螺帽，使铁芯受压均匀，并减小端部不平度。铁芯的轴向压紧力为1．37MPa(100℃时)。铁芯的径向紧固通过把紧夹紧环来实现，以增强铁芯的刚度。夹紧环的内外环间涂聚四氟乙烯润滑剂，减少阻力，增大夹紧力。
铁芯两端设有无磁性铸钢齿压板，在齿压板的外侧设有由硅钢冲片叠装成的磁屏蔽，磁屏蔽内圆表面为阶梯形多齿表面，由于其导磁率高，可以有效地分导定子端部轴向漏磁通，防止主铁芯过热，满足发电机进相运行的要求。在磁屏蔽的外侧设有21块无磁性铸钢分块压板。运行中磁屏蔽也会发热。
为了减少端部漏磁损耗，降低边段铁芯的温升，边段铁芯设计成沿径向呈阶梯形，左边段铁芯齿部开小槽，同时边段铁芯的段厚比正常铁芯段减薄，对边段铁芯进行漏磁通透入深度、温度计算，确定边段铁芯的长度为129mm，齿部开小槽的深度为64mm，边段铁芯粘接成整体。
发电机定子铁芯沿全长分为11个风区(与转子风路相匹配)，第1、11风区位于定子铁芯端部，冷热风区相间隔，风区间的密封采用叠压在铁芯背部的扇形挡风板靠紧到机座隔板内圆上的结构。定子铁芯沿轴向共有96段铁芯段，95个径向通风道。各风区的风量分配及通风道数、铁芯段数的分配为：
┌────┬──────┬───────┬────┬───┐
│风区号│风量(m3／s) │占有通风道数│铁芯段数│备注│
├────┼──────┼───────┼────┼───┤
│ 1、11 │ 8．03 │ 13 │ 13 │出风│
├────┼──────┼───────┼────┼───┤
│ 2、10 │ 4．66 │ 7～8 │ 8 │进风│
├────┼──────┼───────┼────┼───┤
│ 3、9 │ 5．04 │ 8 │ 8 │出风│
├────┼──────┼───────┼────┼───┤
│ 4、8 │ 4．70 │ 7 │ 7 │进风│
├────┼──────┼───────┼────┼───┤
│ 5、7 │ 4．99 │ 8 │ 8 │出风│
├────┼──────┼───────┼────┼───┤
│ 6 │ 4．62 │ 7 │ 8 │进风│
└────┴──────┴───────┴────┴───┘
⑶定子绕组
定子绕组由定子线棒、定子绕组槽内固定零件、定子绕组端部固定零件、定子绕组引线等构成。
定子线棒由无氧铜空心导线和实心导线组合构成，空、实心导线的组合比为1：2，即一空二实。空、实芯导线均包聚脂玻璃丝绝缘。
定子上下层线棒采用了不同的截面，上层线棒由5组4排导线构成，下层线棒由4组4排导线构成，因此上下层线棒的高度尺寸不同。线棒的槽部直线部分经540度编织换位，可减少涡流引起的附加损耗。
定子线棒的端部为渐开线式。为了增大相间鼻端的放电距离，线棒的鼻端采用不等距分布，即异相线棒的鼻端距离加大，而同相线棒的鼻端距离减小。
定子线棒的对地主绝缘为F级少胶型环氧玻璃云母带热固性绝缘。主绝缘厚度为6．35mm。为了降低定子绕组的电晕电位，定子线棒表面进行了防晕处理。线棒经一次模压成型，因而具有良好的绝缘强度、机械强度和防电晕性能。
线棒两端的水盒接头构成线棒鼻端的水电连接结构，线棒的空、实心导线均钎焊在水盒内。
发电机定子为42槽，绕组为60度相带、双层2支路的并联绕组。
定子绕组的槽部固定结构为在槽底和上下层线棒间填加外包聚脂薄膜的热固性适形材
料，在槽楔下采用弹性绝缘波纹板径向固定，防止槽楔松动。在线棒的侧面和槽壁之间，配垫半导体垫条，使线棒表面良好接地，以降低线棒表面的电晕电位。定子槽楔为高强度F 级绝缘的玻璃布卷制模压成型。
定子绕组端部固定采用绑扎固定结构。整个定子绕组端部通过2道径向可调绑扎环、绕组鼻端径向撑紧环，上下层线棒之间的充胶支撑管及下层线棒对锥环间的适形材料等固定在环氧玻璃纤维绕制的整体锥形支撑环上，而线棒的鼻端之间则用垫块、支撑块和玻璃布带绑扎成沿圆周呈环状的整体。这样，锥形支撑环与绕组端部形成牢固的整体。而锥形支撑环前端的齿形部分搭接在铁芯端部的小撑环上，锥环与小撑环间设有滑移层以减小摩擦阻力。锥形支撑环的外圆周与21个均匀辐向分布的绝缘支架固定在一起，而绝缘支架则通过支架夹板与反磁弹簧板相连接，弹簧板的另一端与定子铁芯的分块压板固定在一起形成柔性连接结构，整个端部则称为刚性—柔性连接结构。该结构在径、切向上刚度很大，而在轴向上具有良好的弹性。当温度变化铜铁膨胀不同时，绕组端部可沿轴向自由伸缩，有效地减缓绕组绝缘中产生的机械应力。
定子绕组的引线铜排由圆铜管制成并与定子线棒一样采用水内冷。引线铜排也固定在绝缘支架上，引线与引线棒的连接方式和上下层线棒间的连接方式一样，采用多股导线把合在水盒接头上，采用中频加热轻钎焊结构。
⑷气隙隔环
气隙隔环的高度为37．2mm，它装在定子绕组的内可调绑扎环的外侧，用绝缘螺钉把合。气隙隔环按可调绑扎环的分瓣位置分为4个扇形，用环氧玻璃布板制成，在转子就位后把合到可调绑扎环上。为防止冷热风区相互串风，加强转子冷却，在气隙中装有9道5／6圆周式风区隔板。
⑸定子绕组汇流管和连接管
定子绕组汇流管分别装在发电机的励侧和汽侧，发电机励侧为进水汇流管，汽侧为出水汇流管。在汽侧汇流管上接有定子冷却水系统的防虹吸管，汽励两侧汇流管顶部均有放气管。
⑹主引线
在发电机励端下部设置由无磁性不锈钢板焊接构成的圆筒形出线盒，出线盒内有空心铜管制成的发电机主引线和6个引线瓷套端子，其中三个设在出线盒底部垂直位置，为主出线端子，另三个设在出线盒的斜向位置，为中性点出线端子。出线盒内部设有小汇流管，构成主引线和出线瓷套端子冷却水的回水通路。主引线与发电机定子引线铜排的连接采用柔性连接。
出线瓷套端子为水内冷结构，对水、氢具有良好的密封性能。出线瓷套的内部导电杆与瓷套的连接结构为：一端装有螺旋式弹簧，另一端焊接波纹式伸缩节，使导电杆既能随温度变化而自由伸缩，又能保持可靠的密封性能。瓷套端子的外部固定法兰与瓷套间的连接方式采用将法兰凸缘滚压在瓷套的三道环形凹槽内，然后用反磁钢丝绑扎牢靠，在法兰和三道环槽内，放置橡胶密封环，以保持瓷套端子的氢密封能力。出线盒与定子机座的把合面采用开槽充胶的密封结构。
发电机出线瓷套端子下端设方形接线端子供封闭式母线相连接。中性点端子间以铜母线板相连接。中性点端子外加装由铝板焊接的中性点罩，中性点罩支吊在基础上。
在发电机出线盒内六个引线瓷套端子外装设套筒式电流互感器。
⑺端盖、轴承及油密封
发电机端盖由优质钢板焊接构成，分上下两半。上半端盖由半环、端板、合缝板及端盖外侧的辐向筋板组成，下半端盖由半环、端板、合缝板、静油箱和辐向筋板组成。端盖的所有焊缝均为气密焊接，焊接后经退火处理。上下端盖的合缝面密封及端盖与机座把合面密封均为采用密封槽填充密封胶的结构。另外在汽端端盖上增加人孔。为便于在上半端盖已就位
的情况下拆装轴瓦，在上半端把合外挡油盖的上口处采用嵌镶半环的结构，以增加空间便于轴瓦的拆装。
发电机的轴承座落在下半端盖的中心处。汽侧轴承对地绝缘为单重式，励侧轴承对地绝缘为双重式，以便于在运行期间监视和测量轴承的对地绝缘状态。
优化设计600MW汽轮发电机采用双环双流环式油密封瓦，其目的是为了减少密封瓦对轴承的扰动。密封瓦的瓦体采用青铜合金，以利于消除端部漏磁的影响。密封瓦座采用钢板焊接结构，退火处理后加工。汽侧密封瓦座直接把合在端盖上，把合面内的密封垫兼起对地绝缘的作用。励侧密封座与端盖之间设中间环，中间环的两侧设密封绝缘垫片，构成双重绝缘。加设中心环另一个好处是可以在下半端盖予先就位的情况下插装发电机转子。
⑻内端盖及导风环
在发电机两端对称设置内端盖和导风环，以构成风扇前后的风路。
发电机内端盖采用钢板焊接结构或铝合金铸造结构：水平分为上下两半。为了增大发电机端部的操作空间，便于上半导风环、油密封座、中间环的装配，上半内端盖分为两部分，即上半内端盖和中间半环。在上半导风环、上半内端盖与中间半环的接合面处加垫片，以调整相互间的轴向位置。为减小内端盖的变形，在适当的位置设置轴向支撑。
导风环为铸造结构，分上下两半。内径与转子风扇叶轮相配合，间隙为1．5～2mm。在导风环的前端设导风静叶片，以构成前置式轴流风扇。导风环支架的定位靠固定在端盖上的定位块实现，以保证导风环装配就位后与转子风扇叶轮的径向间隙。在导风环支架与端盖间设有一垫板，以保证导风环与转子风扇叶轮的轴向间隙。
⑼冷却器及外部水管路
氢冷却器放置在机座两端上部，横向卧式安装，这样可以缩短发电机的轴向长度。
冷却器罩为钢板焊接结构，其外形为圆拱形。冷却器罩与机座的连接方法及密封结构与出线盒和机座的连接方式相同，即采用开槽充胶密封，同时考虑焊接的可能性。
冷却器外部水管路与冷却水箱的接口采用快装法兰连接。外部水管管径为219mm。
氢冷却器的冷却管为镍铜翅片管，翅片材质为紫铜，管节距为53mm，冷却管总数为320个，分两组，两组分别具有各自的进出水管，每组8排，每排20根翅片管。
3.2 转子部分
转子由转轴、绕组、阻尼系统、互环、中心环、风扇和联轴器等构成。
⑴转轴
转轴材料为26Cr2Ni4MoV合金锻件，即采用高强度高导磁的镉镍钼钒整体合金锻钢制成。材料的屈服强度为665MPa。
转子本体上共有32个转子线圈槽，槽形为开口半梯形槽，即槽形的上半部是开口的平行槽，下半部是梯形槽，以尽可能增加槽内布置的铜线面积，降低转子铜耗。
在转子本体每一磁极的大齿部分，各开有22个横向槽，以均衡转子X轴和Y轴的刚度。同时，因为在励磁机端轴柄的磁极中心线位置有两条磁极引线槽，所以在该处轴柄的几何中心线位置上，也开有两条均衡槽，以均衡该两个中心线方向的刚度差。
在转子本体每一磁极的大齿上，靠近横向槽的尖角部分开有两阻尼槽以减小发电机在不平衡负载时，在横向槽尖角处的阻尼电流和由此引起在尖角处的温度急剧升高。阻尼槽内放置阻尼铜条。大齿槽楔利用非磁性钢槽楔，各槽楔间采用连接块搭接。在转子线圈槽中，中间为铝槽楔，材料为LY12，有效厚度为34．5mm，而在汽、励两端的槽楔采用导电效果好的铍铜合金，表面镀银，厚度为28．5mm，这是为了起阻尼作用而设计的。转子槽楔与转子齿顶部采用45°的斜面配合。另外，护环垫套与端头槽楔应紧固接触良好，形成笼式阻尼系统。
在转子1号线圈槽和阻尼槽的中间，转子本体每一磁极上还开有两个探伤槽，用于对转
子本体的槽底部分进行超声波探伤。探伤槽的两端，在转子本体每一磁极的大齿上还开有4个月亮形轴向通风槽。
在转子本体靠近1号线圈的大齿和各小齿上，均按齿宽的不同排列了不同直径的平衡螺钉孔，供尽可能减小转子的不平衡重量使用。
⑵护环和中心环
护环材料为18Mn18Cr高强度反磁钢锻件。该材料具有较好的抗应力腐蚀性能和断裂韧性。中心环材料为40Cr2M0VW合金钢锻件。护环外径为φ1228mm，内径为φ1042mm，厚890mm。中心环外径为φ1028mm，内径为φ920mm，厚86mm。护环为悬挂式结构，其与转子本体热套面处采用环键作为轴向固定。
转子绕组端部由护环和中心环紧固。护环绝缘为整体圆筒式，热套在护环内，其内表面粘有滑移层。护环与转子本体端部为热套配合，轴向限位采用开口式环形键，护环与中心环亦热套配合，轴向限位采用弧形键。
在转子绕组端部绝缘端环上设有环氧玻璃布弹簧板，弹簧板顶在中心环上以压紧绝缘端环。护环绝缘内表面、楔下垫条、槽衬内表面粘接的聚四氟乙烯滑移层能减少绕组胀缩时的阻力，防止导线蠕变或绝缘磨损。
⑶转子线圈
转子线圈直线部分采用冷拉含银铜线，含银量为0.085％，转子线圈端部铜线采用含银无氧铜线，含银量为0.085％。
每一磁极下，有8组线圈，其中1号转子线圈为6匝，2～8号线圈均为8匝。每匝铜线之间垫一层0.4mm厚的玻璃布板作为匝间绝缘。每匝铜线由上、下二根铜线组成，每一圈铜线由2股直线部分、2段圆弧部分和4个圆角经钎焊拼成，焊接处采用西屋公司的舌榫接头，以确保焊接质量。
转子线圈的槽内直线部分共分为11个风区，其中5个进风区，6个出风区。每个风区设置二排径向斜流的通风孔，每个通风孔的尺寸为4.5×55mm2。
转子线圈的槽外直线部分设有二路侧面进风孔，一路是将风流经二根铜线中间的通风凹槽引入直线部分槽内的端部径向斜流出风区，另一路是将风流经二根铜线中间的通风凹槽引向端部线圈的圆弧部分，经过磁极中心线的侧面出风孔排出。所有转子线圈端部进风孔尺寸为8×8mm2(1～5号线圈)和8 ×10mm2(6～8号线圈)，端部出风孔的尺寸为8×8mm2。
槽内的楔下垫条由一面贴有聚四氟乙烯滑移层的玻璃布板做成，在楔下垫条上开有通风孔。转子槽绝缘厚度为1．2～1．4mm，槽绝缘内与转子线圈接触面也敷有聚四氟乙烯滑移层。转子线圈护环下的绝缘由玻璃布卷成的玻璃皮筒加工而成，在护环下绝缘与端部铜线接触的内圆也贴有聚四氟乙烯滑移层。
⑷磁极引线
转子线圈的磁极引线为J型，J型磁极引线与转子1号线圈之间的挠性连接线和轴向引线，由径向导电螺钉装配。
在发电机励端中心孔中装设轴向导电杆，两导电杆分别通过径向导电螺钉与转子绕组磁极引线相连接，轴向导电杆在励端处形成J型的由含银铜片钎接成的柔性连接板与无刷励磁机转子引线构成电气联接。轴向导电杆及径向导电螺钉均由高强度的锆铜合金制成。导电螺钉与导电杆的连接采用改进型的惠氏螺纹。轴向导电杆在中部分段处亦采用柔性连接结构，以吸收由于温度变化引起变形，保护密封。轴向导电杆的励端端面连接螺纹孔内设置不锈钢丝螺丝套。防止损伤基本金属导电螺钉外垫滚包环氧玻璃绝缘，导电螺钉与转轴之间的密封采用人字形耐热氯丁橡胶密封圈及压紧螺帽结构，密封效果良好。
⑸转子风扇
在转子两端护环外侧分别装设单级浆式风扇，以驱动发电机内氢气循环。
风扇由座环和叶片组成，座环由高强度合金锻钢制成，热套在转轴上。叶片由高强度铝合金锻成，并按规定的扭转角度把合在座环上。
3.3 发电机的冷却系统
QFSN—600—2YH型汽轮发电机采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水内冷，转子绕组和定子铁芯及结构部件为氢冷。
⑴发电机的内冷水路
定子冷却水首先进入发电机励端的进水汇流管，经聚四氟乙烯绝缘引水管分别进入上下层线棒，再经汽端的聚四氟乙烯绝缘引水管进入汽端回水汇流管，最后返回外部水系统中。
定子冷却水的进出水汇流管为不锈钢管，冷却水的进出水口分别位于进出水汇流管顶端的外侧面，以保证定子绕组在运行时充满水及水系统故障时不失水。两端汇流管间通过设在机座外顶部的小管径联通管连通，在联通管上设置排气和防止虹吸现象的连接管，排气管经过隔离阀引至大气，防虹吸管引至内冷水箱的顶部气侧空间。汇流管的最低位置处设有排污法兰接口。
定子绕组的引线、引出线及定子出线瓷套端子的冷却水路为串联式单独水路，然后与定子绕组冷却水路并联。首先，冷却水自励端汇流管经绝缘引水管进入引线铜排，经引线的出水端绝缘引水管与主引出线的进水接头相连接，再经绝缘引水管进入瓷套端子的导电杆内循环，然后经出水绝缘引水管进入出线盒内的小汇流管，小汇流管经机座外部的连接水管与发电机内的汽端回水汇流管相连，其冷却水与定子线棒的冷却水汇合后再回到外部水系统，这样可避免引线失水。
中性点的连接母线板亦为水内冷，水路与出线瓷套管端子的水路串联。
⑵发电机的氢气冷却风路
QFSN—600—2YH型汽轮发电机采用气隙取气径向通风系统，其特点为：在发电机两端的顶部对称布置横向装配的氢气冷却器，在转子两端对称布置螺浆式轴流风扇。氢气冷却器外罩的热风侧跨接在定子机座的端部热风区，冷风侧的出风区在机座端部的上部，由机座隔板、内端盖以及导风环构成风扇前后的低、高压风区。
发电机采用五进六出的冷却风路，即定、转子沿轴向共有11个通风区，5个进风（冷风）区，6个出风（热风）区，进出风区相间隔分布。
①转子部件的通风回路
发电机转子绕组风路分为直线风路和端部风路，端部风路分为两路，一路冷却端部直线部分，另一路冷却端部圆弧部分。转子绕组端部下部由风区隔板隔成4个风区，位于大齿的风区为绕组端部圆弧段的出风区，热风经转子本体端部的通风槽进入气隙；位于小齿中心的风区为进风区，各线圈的进风孔设在各匝导线的端部直线段上，冷氢通过各匝导线的轴向通风沟进入转子槽部后经斜向风孔进入气隙热风区(第1、11风区)。转子绕组直线风路沿轴向分11个风区，其中1、3、5、7、9、11等6个风区为热风区(出风区)，第2、4、6、8、10等5个风区为冷风区(进风区)，即采用五进六出的形式。氢气在进风区经转子槽楔的风斗，进入转子线圈和进风侧通风孔，斜向至底匝导线后转向，经出风侧通风孔再进入风区的槽楔风斗，返回到气隙，完成转子绕组直线部分的氢气循环。
转子绕组的通风回路如图3—2。
图3—2 转子绕组通风回路
转子磁极引线采用内冷结构，冷氢自励端导电螺钉附近的进风区进入磁极引线，然后在位于转子绕组端部出风区的出风孔排出，再自转子本体的通风槽进入气隙。
转子绕组极间连线的进风孔位于转子绕组端部的进风区，而出风孔位于出风区，在其内部流通的氢气从出风区排出后亦进入气隙。
②定子部件的通风回路
定子部件的通风回路与转子回路相对应，通风回路如图3—3。
图3—3 定子通风回路
定子机座和铁芯也分为11个风区。在铁芯背部的机座隔板上装设分别通到各冷风区的轴向通风管，冷氢由机座端部分别进入各冷风区，冷却定子铁芯和转子绕组后返回到热风区，经热风管汇集于第1和第11风区后，再进入冷却器罩的热风侧，然后经冷却器换热冷却后，再进入风扇前，经风扇加压后重新进行循环。
定子铁芯本体设有95个径向通风道供氢气通过以冷却铁芯。定子铁芯端部压指处也设有径向通风道以冷却端部构件。
端部磁屏蔽上共设有4个径向通风道，由磁屏蔽端板、分压压板、绝缘档风板、背部档风环构成磁屏蔽的风路，冷氢自磁屏蔽的内锥面进入径向通风道，冷却磁屏蔽后进入背部，经端板上的轴向通风孔进入第1、11风区，再进入冷却器完成循环。
在定子绕组端部的内可调绑扎环上设有风路隔板，该环与转子护环间的等效间隙为25mm，该环的作用为节制进入气隙的风量以调整进入定子第1、第11风区及转子端部风量。
为防止发电机冷热风区之间串风，除在铁芯背部设置风区档板外，在发电机气隙中装设径向风区隔环，考虑到装插转子等问题，该径向风区隔环为5／6圆周式。这将有效地加强转子的通风冷却，进一步降低转子绕组的温升。
发电机出线盒设有单独的风路，如图3—4所示。出线盒的进风孔设在主引线旁侧的绝
缘挡风板上，它们与定子端部的高压(冷)风区相通，而出风孔与机座法兰板上的出风孔相通并与机座端部设置的风道相连接，氢气经该风道进入第1、第11风区再进入冷却器完成循环。
图3—4 定子出线盒风路
3.4 发电机的监测系统
发电机的监测系统包括温度测量、振动测量、对地绝缘电阻测量及漏水检测等。
⑴定子铁芯测温
在定子汽励两端的边段铁芯各埋置4个热电偶，汽励两端部铁芯的压指及磁屏蔽上各设置2个热电偶，在铁芯中部两个热风区的齿部和轭部各埋置4个热电偶，共24个热电偶元件。
⑵定子绕组及主引线测温
在汽端定子槽部上下层线棒之间埋置电阻测温元件，用来测量定子绕组温度。每槽1个，共42个。
在汽端出水汇流管的水接头上设置测量上下层线棒出水温度的热电偶，每个接头各1个，共84个。
在出线盒内小出水汇流管的水接头上各装1个热电偶，测主引线及出线瓷套端子的回水温度，共6个热电偶元件。
⑶定子绕组冷却水进出水测温
在励侧进水汇流管和汽侧出水汇流管上各设1个双支式热电偶，共2个。
⑷氢冷却器前后氢温测量
在汽端和励端氢冷却器外罩内的冷风侧和热风侧各设置1个双支式电阻测温元件，两端共4个。
⑸发电机内氢温测量
定子机座风区隔板上设有热电阻测温元件，每个风区一只，共计11只。
⑹轴承测温
在汽励两端的轴承瓦块上各设置1个双支式热电偶，两端轴承共2个双支式热电偶元件。
⑺转子振动测量
在汽励两端的轴承外挡油盖上各设一个非接触式拾振器，测量转子轴颈振动，两端共2只。
⑻对地绝缘电阻测量
在发电机励端轴承座、轴承止动销、轴承顶块、中间环及外挡油盖处均设双重对地绝缘，在这些部件上均接有引出到机外的测量引线，供在发电机运行期间监测其对地绝缘电阻。
⑼发电机漏水检测
在发电机出线盒底部、机座中心底部、汽励两端冷却器下部及中性点外罩底部，均装设法兰，用管道与装设在机外的浮子式发电机漏水探测器相连接，用来检测这些部位是否有漏水汇集。
3.5 无刷励磁机组的结构
无刷励磁机组由永磁机、主励磁机和旋转整流装置三大部分组成。
永磁机定子产生的高频400Hz的交流电经两组全控整流桥整流变成直流后供给主励磁机定子励磁绕组，主励磁机电枢输出的中频200Hz的交流电供给旋转整流装置，整流器的直流输出构成发电机的励磁电源，并通过转子中心孔导电杆馈送至转子的磁场绕组。无刷励磁机组直接由汽轮发电机组转轴驱动，因此是一个相当可靠的无刷励磁系统。
整个无刷励磁机组是全封闭在一个整套的卸吊型外罩之内，装备有空气循环冷却系统，以保证在额定温度范围之内运行。
⑴旋转整流器组件
旋转整流器组件固定在励磁机轴上, 剖面图如图3—5所示。旋转整流器电路是一个8Y 并联三相全波整流电路，每相有两条臂，共有6条臂，每条臂上并联16个硅整流管，共装有96个硅整流管，每二个并联硅整流管与二个并联保险丝串联连接，以便在有个别硅整流管故障时，熔断保险丝断开故障元件，这种结构能防止对于主励磁机的任何危害，并在每相25%的硅整流管受损时，励磁系统能保证发电机在额定负载下连续运行，且满足强励要求。保险丝与一个指示器组成整体结构，当保险丝断开时触发指示器，并由弹簧作用或离心力作用沿着径向移出。在设备运转时从罩上装设的观察窗用频闪灯能很方便地观察到。二个并联硅整流管跨接电容器，用于峰值电压保护，每个电容器串联一个小型保险丝，其目的是为了在电容器故障时，断开该电容器。
每个硅整流管固定在两个翼形散热器中，由散热器把产生的热量消散出去。这些二极管散热器、电容器及保险丝装配成组件单元，几个组件单元并联连接在电桥电路的每个桥臂上，当需要更换有缺陷的电路元件时，可方便地拆下该故障单元更换。为确保励磁机组平衡，换上的元件与有缺陷的元件重量之差必须在3克之内。
整流器部件的保险丝、硅整流管、散热器、电容器及其保险丝和有关整流电路都可靠的分别固定在整流环内表面。正负极整流环由高强度合金钢加工成鼓形。整流环套放在转轴的绝缘层外面，采取大的过盈配合，机环与转轴之间几个大的绝缘键把整流环可靠地装配到转轴上，能承受大的旋转力矩和短路力矩。来自电枢的交流电通过三相桥式整流电路整流后供给发电机磁场。
图3—5 旋转整流环剖面图
1 整流二极管
2 二极管串联保护熔断器
3 二极管并联保护电容器
4 绝缘垫块
5 负极整流环
6 正极整流环
7 负极导电杆
8 正极导电杆
9 绝缘套 10 绝缘隔板 11 导电杆
⑵交流主励磁机
交流主励磁机结构图如图3—6所示。主励磁机转子电枢铁芯由高强度不老化的硅钢片组成，硅钢片的两面用绝缘材料处理，铁芯热套在轴上。用压力机加压压紧铁芯，当铁芯收缩后，打楔形键将冲片紧固在轴上，并在电枢铁芯两端的端压板之间紧密固定住。两端压板也起支承线圈的作用。
图3—6 交流主励磁机结构示意图
1 定子绕组
2 磁极
3 机座
4 励磁密封
5 磁极绝缘螺杆
6 夹具
7 电枢铁芯
8 电枢绕组
9 线圈端部支撑 10 主轴箭头表示冷却气流方向
电枢绕组（交流绕组）通过选择导线和股线尺寸，把涡流损耗减至最小。绝缘的股线组装成线圈之后经浸绝缘漆，以充满全部空气间隙并使线圈坚固。线圈经绝缘试验后，用槽楔固定在转子槽中。为使线圈承受由短路或过速引起的最大机械应力，线圈端部用玻璃丝带绑扎环支撑线圈。支撑环是为保证线圈的坚固而加工的。线圈支撑区域和线圈装配使用一种玻璃纤维垫层。电枢绕组接成六相星形，并把整个电枢放在烘箱中固化，从而形成一个坚固的整体。
主励磁机的定子上共有4对磁极，以便在转子交流绕组中产生频率为200 Hz的交流电源，磁极是用铆钉将薄钢片铆接而成，或用螺栓在高压力下将薄钢片把紧而构成。这些磁极用螺栓把紧在机座上，螺栓穿过机座拧入迭片磁极的螺孔中。励磁绕组通常做成独立的线圈部件，或直接环绕磁极体绕制成线圈。相邻的线圈用铜带串联连接，以提供正确的极性。从绕组中接出2根引线（正极和负极）到接线板上，以通过电压调节器所提供的励磁电流。
⑶永磁发电机
图3—7 永磁发电机结构图
1 定子机座
2 转子磁极支撑
3 接线板
4 主轴
5 连接轴
6 磁极
7 电枢绕组 8 电枢铁芯 9 永磁机支撑 10 风扇
永磁发电机作为副励磁机并向自动励磁调节系统和DEH提供后备电源。永磁发电机装于励磁机转轴的外端，它由永磁铁外转子和定子构成，结构如图3—7所示。永磁铁由稀土钴永磁材料制成，共有8对磁极。定子绕组为三相输出，输出交流电的频率为400Hz。永磁发电机是由空气通风冷却，此空气为主励磁机通风空气的一部分。
⑷无刷励磁机的通风
励磁机装有两个冷却器，冷却器安装在罩内，整个无刷励磁机组是密闭循环空气冷却的。空气直接通过励磁机罩，一路到二极管整流环，另一路通过交流励磁机。一部分空气由二极管整流环本身的抽气作用流经二极管整流环进行冷却，另一部分空气由装于轴上的风扇驱动流经交流励磁机进行冷却。
对外罩应采取措施消除空气渗漏。漏气会导致灰尘吸入到励磁机中。
3.6 发电机接地检测系统
当发电机运行时，利用接地检测系统来测量励磁机电枢、整流器、主发电机转子和全部内连接导体的绝缘电阻。
检测系统由4个检测碳刷的刷架组件和一个交流电磁线圈构成，此电磁线圈将碳刷移入到与滑环接触。其中一个滑环直接用联轴器充当，另一个滑环用合适的绝缘件与转轴绝缘，并通过绝缘导线与发电机侧的整流环相连接。
通过引线取得接地检测器碳刷的输出，此输出送给装设在励磁机底座上的端子板，然后送至控制室中的自动接地检测仪表板。
自动接地检测装置提供对励磁机转子和主发电机转子整个励磁系统的接地检查，每24小时检查一次，探测时间为1分钟。依据接地检测结果，此系统会使相应的报警和指示器动作，也可手动远距离进行接地检查。
当接地检测器电路无论自动或手动动作时，直流试验电压加于滑环上，并产生一个对地接通的小环流。此电流反比于绝缘电阻，接地检测系统能整定报警的绝缘电阻值。
4. 同步发电机的并列运行
所谓并列就是两台或更多的发电机将其三相绕组分别接在电力系统的对应母线上或通过变压器、输电线路再接到电力系统的对应母线上，共同向负载供电。并列运行的优点在于提高供电的可靠性及电能质量，合理地利用动力能源及发电设备。
4.1 同步发电机并列运行的条件和方法
将同步发电机并入电网，必须满足一定的条件，否则就会产生很大的冲击电流而造成严
重的后果。根据所定的条件不同，并列方法可分为两种，即准同期法和自同期法。
⑴ 准同期法
发电机与电网并列时必须做到两点，即合闸时没有冲击电流及并列后能保持稳定的同步
运行。采用准同期法并列能达到这两点要求，但是，待并发电机和电网两方面应满足下列条
件：
a. 待并发电机的电压U G 和电网电压U N 大小相同。
b. 待并发电机的电压U G 和电网电压U N 的相位相同。
c. 待并发电机的频率F G 和电网频率F N 相等。
d. 待并发电机的电压相序和电网电压相序相同。
如果发电机并列时不符合上述条件，将产生不良后果。为便于分析，在讨论其中一个条
件不符合要求时，假定其它条件都已符合要求。
① 电压大小不等
下面用单相线路图来分析(如图4—1 )。图中所标箭头为假定正方向，X d 是发电机的次
暂态电抗。
图4—1 发电机并列单相线路图 图4—2 电压大小不等时的向量图
在断路器K 未合闸时，ab 两点间存在着电压差ΔU=U G －U N 。当ＵG ≠ＵN 时，合闸（并列）
后就会有冲击电流流过。假定该电网是无穷大容量（ＵN =常数，综合阻抗Ｘ=0），则冲击电
流的周期分量可由下式计算出（忽略待并电机的电枢电阻）：
I cj =d
jX U I cj 是无功性质的，它落后ΔU 90°，其向量图如图4—2所示。
由于X d 数值很小，冲击电流可能达到很大的数值。所以，电压不相等时进行并列，将
在发电机和电网间出现无功性质的环流，该环流将对电机绕组产生较大的作用力。
② 电压相位不一致
待并电机电压和电网电压相位不一致时也出现电压差ΔU=U G －U N ，因而在合闸时也会有
冲击电流I cj 产生。当U G 与U N 相位差180°时，ΔU 达最大值，等于2U G 。如图4—3所示，
此时冲击电流有最大值。很大的冲击电流会产生巨大的电动力和引起电机发热。若U G 与U N
的相位差在0～180°之间时, 冲击电流中将包含有功分量I y ，此电流将在发电机轴上产生
冲击力矩。
第四节汽轮发电机 汽轮发电机是同步发电机的一种，它是由汽轮机作原动机拖动转子旋转，利用电磁感应原理把机械能转换成电能的设备。 汽轮发电机包括发电机本体、励磁系统及其冷却系统等。 一、汽轮发电机的工作原理 按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。汽轮发电机转子与汽轮机转子高速旋转时，发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电流后，便建立一个磁场，这个磁场称主磁极，它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个极出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙、进入转子另一个极构成回路。 根据电磁感应定律，发电机磁极旋转一周，主磁极的磁力线北装在定子铁芯内的U、V、W三相绕组（导线）依次切割，在定子绕组内感应的电动势正好变化一次，亦即感应电动势每秒钟变化的次数，恰好等于磁极每秒钟的旋转次数。 汽轮发电机转子具有一对磁极（即1个N极、一个S极），转子旋转一周，定子绕组中的感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次，这样发电机转子以每秒钟50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端（即中性点）连在一起。绕组的首端引出线与用电设备连接，就会有电流流过，这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程。 二、汽轮发电机的结构 火力发电厂的汽轮机发电机皆采用二极、转速为3000r/min的卧式结构。发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组。 发电机最基本的组成部件是定子和转子。 为监视发电机定子绕组、铁芯、轴承及冷却器等各重要部位的运行温度，在这些部位埋置了多只测温元件，通过导线连接到温度巡检装置，在运行中进行监控，并通过微机进行显示和打印。
汽轮机发电机本体结构及功能 一、发电机结构及功能 氢冷发电机在本体上主要由定子和转子两大部分组成,在附属系统上主要有励磁系统、冷却系统、密封油系统和氢气系统。 二、发电机定子 定子由机座、铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。 1、机座及端盖 定子机座为中段机座和两端端罩组成的三段式组合结构，中间段与铁芯长度相近。沿轴向布置的环形板既是铁芯的支撑件，也是风区隔板，隔板间有圆形风
管。两端端罩罩住定子线圈端部，4个卧式冷却器置于两端罩顶部的冷却器罩内。 三段式机座之间用螺栓把合，各接合面处除用橡胶圆条密封外，还用气密罩封焊，端罩两侧下部设有排水法兰，接液位信号器，冷却器漏水可及时报警。 整个机座按防爆要求设计，具有足够的强度和良好的气密性，经受1.0兆帕30分钟的水压试验和4×105帕气密试验。 2、机座的作用： 主要是支持和固定铁芯绕组。如果用端盖轴承，它还要承受转子的重量和电磁力以及分配冷却气流力矩。（特别是在发电机出口短路后要承受10倍以上的短路力矩的作用），除此以外，还要防止漏氢和承受住氢气的爆炸力。 3、定子弹性支撑： 为了减少发电机运行时定子铁芯所产生的双倍频的振动对发电机基础的影响，铁芯与机座之间采用轴向组合式弹性定位筋作为隔振结构。 两个主要振动源：一是铁芯振动，其振动频率为二倍频100HZ。这因为在二极发电机中，由于发电机转子磁场的影响，机座和定子铁芯将受到100HZ的交变电磁力的作用，并使定子铁芯变成一个不断变化的椭圆，使机座发生倍频振动。二是转子振动，这通常只发生在轴承与端盖合成一体的发电机上，它起因于转子的各种不平衡，其频率为50HZ，即转子的机械旋转频率。所以说机座都是为高
一、发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机可分为直流发电机和交流发电机，交流发电机又可分为同步发电机和异步发电机(很少采用) ，还可分为单相发电机与三相发电机。 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 二、发电机的工作原理 按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。图1为同步发电机的工作原理图。发电机转子与汽轮机转子为同轴连接，当蒸汽推动汽轮机高速旋转时，发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电源后，便建立了一个磁场，这个磁场有一对主磁极，它随着汽轮机发电机转子旋转。磁通自转子的一个极（N级）出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙，进入转子另一个极（S极）构成回路。 图1 同步发电机工作原理图2 发电机出线的接线发电机转子具有一对磁极，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极是，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次。这样，发电机转子以每秒50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若
1.概述 电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下： 直流发电机、交流发电机；同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 2.结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。 3.水轮发电机 由水轮机驱动的发电机。由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，而大、中型代速发电机多采用立式结构(见图)。由于水电站多数处在远离城市的地方，通常需要经过较长输电线路向负载供电，因此，电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了较高的要求：电机参数需要仔细选择；对转子的转动惯量要求较大。所以，水轮发电机的外型与汽轮发电机不同，它的转子直径大而长度短。水轮发电机组起动、并网所需时间较短,运行调度灵活,它除了一般发电以外，特别适宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已达70万千瓦。 柴油发电机由内燃机驱动的发电机。它起动迅速，操作方便。但内燃机发电成本较高，所以柴油发电机组主要用作应急备用电源，或在流动电站和一些大电网还没有到达的地区使用。柴油发电机转速通常在1000转/分以下,容量在几千瓦到几千千瓦之间，尤以200千瓦以下的机组应用较多。它制造比较简单。柴油机轴上输出的转矩呈周期性脉动，所以发电机是在剧烈振动的条件下工作。因此,柴油发电机的结构部件,特别是转轴要有足够的强度和刚度，以防止这些部件因振动而断裂。此外，为防止因转矩脉动而引起发电机旋转角速度不均匀，造成电压波动,引起灯光闪烁,柴油发电机的转子也要求有较大的转动惯量，而且应使轴系的固有扭振频率与柴油机的转矩脉动中任一交变分量的频率相差20％以上，以免发生共振，造成断轴事故。 柴油发电机组主要由柴油机、发电机和控制系统组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前使用刚性连接比较多一些，柴油机和发电机连接好后安装在公共底架上，然后配上各种传感器，如水温传感器，通过这些传感器，把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器，就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值时控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是机组本身的控制系统。 4.风力发电机原理 是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。
第一章给水泵汽轮机结构及其原理 一、给水泵汽轮机热力系统的工作原理 给水泵汽轮机蒸汽由高压汽源或低压汽源供汽，高压汽源来自主汽轮机的高压缸排汽（即再热冷段的蒸汽），低压汽源来自主机第四段抽汽。蒸汽做功后排入主机凝汽器。给水泵汽轮机与给水泵通过齿形联轴器连接，驱动给水泵向锅炉供水。 二、给水泵汽轮机的常规设计 驱动给水泵的汽轮机本体结构、组成部件与主汽轮机的基本相同，主汽阀、调节阀、汽缸、喷嘴室、隔板、转子、支持轴承、推力轴承、轴封装置等样样俱全。 给水泵汽轮机的工作任务是驱动给水泵，必须满足锅炉所需的供水要求。因此，该汽轮机的运行方式与主汽轮机的大不相同。这些不同的特性集中体现在该汽轮机自身的润滑油系统、压力油系统和调节系统上。 三、岱海电厂的设备配置及选型 我公司给水泵汽轮机为杭州汽轮机厂生产的双汽源、外切换、单缸、反动式、下排汽凝汽式汽轮机。给水泵汽轮机正常运行汽源来自主汽轮机第四段抽汽，备用汽源来自再热冷段蒸汽，无论是正常运行汽源还是备用汽源，均由电液转换器来的二次油压控制进汽量。进汽速关阀与汽缸法兰连接，紧急情况下速管阀在尽可能短的时间内切断进入汽轮机的蒸汽。工作蒸汽经速关阀进入蒸汽室，蒸汽室内装有提板式调节汽阀，油动机通过杠杆机构操纵提板（阀梁）决定调节汽阀开度，控制蒸汽流量，蒸汽通过喷嘴导入调节级。备用蒸汽由管道调节阀控制，管道调节阀法兰连接在速关阀上，备用蒸汽经管道调节阀调节后相继通过速关阀，调节汽阀，然后进入喷嘴作功，这时的调节汽阀全开，不起调节作用。给水泵汽轮机的轴封蒸汽来自主机轴封系统；排汽通入主机凝汽器。保护系统配备机械式危急保安装置，用于超速保护和轴位移保护。两台给水泵汽轮机并联运行，可驱动每台锅炉给水泵50%BMCR的给水量；一台给水泵汽轮机驱动一台锅炉给水泵与一台30%BMCR容量的电动泵组并联运行，可供给锅炉100%BMCR的给水量；一台给水泵汽轮机驱动一台锅炉给水泵作单泵运行时，可供给锅炉60% BMCR的给水量。
固定磁场交流发电机原理模型 发电机是根据电磁感应原理来发电的，发电机首先要有磁 场，现在用一对磁铁来产生发电机的磁场，磁力线从北极到南 极。 在磁场内放入矩形线圈，线圈两端通向两个滑环，滑环通过 电刷连接到输出线上，输出线端连有负载电阻。 当线圈旋转时，根据电磁感应原理，线圈两端将会产生感应 电动势，当磁场是均匀的，矩形线圈作匀速旋转时，感应电势 按正弦规律变化，在负载电阻上有正弦交流电通过。动画中绿 色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应 电流的大小。 旋转磁场交流发电机原理模型 在这个模型中磁场是不动的，线圈在磁场中旋转产生感应电 势。在实际发电机中产生感应电势的线圈是不运动的，运动的 是磁场。产生磁场的是一个可旋转的磁铁，也就是转子，线圈 在磁铁外围，与磁铁转轴同一平面。当磁铁旋转时产生旋转磁 场，线圈切割磁力线产生感应电动势。 由于空气的磁导率太低，在旋转磁铁的外围安上环型铁芯， 也就是定子，可大大加强磁铁的磁感应强度。在定子铁芯的内 圆有一对槽，线圈嵌装在槽内。为了看清线圈电流与转子的运 动关系，把定子变成半透明的。当磁铁旋转时，线圈切割磁力 线感生交流电流。 真正发电机的转子是电磁铁，转子上绕有励磁线圈，通过滑 环向励磁线圈供电来产生磁场。把定子与线圈安在转子外围， 一个单相交流发电机原理模型就组成了。 转子作匀速旋转时，线圈就感生交流电流，画面中绿色小球 运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的 大小。 三相交流发电机原理模型
实际应用的都是三相交流发电机，其定子铁芯的内圆均匀分布着6个槽，嵌装着三个相互间隔120度的同样线圈，分别称之为A相线圈、B相线圈、C相线圈。装上转子就组成了一台三相交流发电机原理模型。 画面中的三相交流发电机采用星形接法，三个线圈的公共点引出线是中性线，每个线圈的引出线是相线。 当转子匀速旋转时三个线圈顺序切割磁力线，都会感生交流电动势，其幅度与频率相同。由于三个线圈相互间隔120度，它们感应电势的相位也相差120度。在画面上有每根相线的输出电势波形。 汽轮发电机的构造 这里介绍汽轮发电机的构造，是由蒸汽轮机或燃气轮机推动的发电机。发电机主要由转子与定子组成，由于汽轮机的转速很高，故汽轮发电机的转子是两极的，额定转速每分钟3000转，输出50赫兹的三相交流电。 这是转子铁芯构造示意图，在铁芯圆周上开有一些槽，嵌有励磁绕组，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）。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。 由于转子圆周上没有凸出的磁极（不像原理模型中的转子），称之为隐极式转子。 图2为嵌有励磁绕组的转子模型，为降低发电机的温度，在转子两端还装有风扇。 定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀分布着许多槽（图3所示）。 在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4所示）。使定子铁芯透明可看清绕组的分布（图4所示）。 转子插在定子内部，定子与转子的相对位置如图5所示。 定子固定在发电机的机座（外壳）内，转子由机座两端的轴承支撑，可在定子内自由旋转。集电环在机壳外侧，和碳刷架一同装在隔音罩内。在发电机外壳下方有发电机出线盒，发出的三相交流电从这里引出（图6所示）图7是发电机外观图 下载动画可观看发电机结构动画。 多磁极发电机原理模型 多磁极发电机的转子有多对磁极， 图1是有3对磁极的转子模型。由于每个磁极都是从转子上明显凸起，称之为凸极式转子。每个磁极上都 绕有励磁线圈，形成南北相间的6个磁极，励磁电源通过滑环向励磁线圈供电。 该模型的转子有3对磁极，旋转一周磁场将循环3个周期，每旋转120度磁场变化1个周期。定子内园周有 18个槽
发电机概述、结构和工作原理及分类 1.概述 电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下： 直流发电机、交流发电机；同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 2.结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。 3.水轮发电机 由水轮机驱动的发电机。由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，
汽轮发电机结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组 成。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及 转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引 出，接在回路中，便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好
的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞电磁感应定律 励磁机就是一个小功率的直流发电机,一般都为几十伏,励磁电压一般不变,即使变动也很小,而励磁电流的大小由磁场变阻器或自动励磁调节器调节,它的作用是将发出来的直流电供发电机转子磁极饶组励磁电流以产生磁场.励磁电流在发电机空载时改变其大小可以改变发电机的端电压,在发电机并网带负荷时改变其大小可以改变发电机 的无功功率. 电磁感应定律： 只要穿过回路的磁通量发生变化电路中将产生感应电动势。感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化成正比。导体回路中感应电动势e 的大小，与穿过回路的磁通量的变化率成正比， 若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数，Δ为磁通量变化量，单位Wb ，Δt为发生变化所用时间，单位为s. ε为产生的感应电动势，单位为V. 1.[感应电动势的大小计算公式]
<一> 发电机概述
发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力 机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由 发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。
发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原 则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到 能量转换的目的。
发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。
<二>发电机的分类可归纳如下：
发电机分：直流发电机和交流发电机 交流发电机分：同步发电机和异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。
<三>发电机结构及工作原理
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。
定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。
转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的 运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
柴油发电机工作原理
柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。
在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混 合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气 体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用 在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。
将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子， 利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。
这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列 的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。
汽轮发电机组的工作原理？ 发电机是把机械能转变为电能的一种设备。发电机的静止部分叫定子，转动部分叫转子，在定子的内圆上有槽，槽内装有三绕组，用来产生感应电流。转子由硅钢片和导线制成，发电机转子有隐极试和凸极式两种。励磁机发出来的或者式励磁柜转变出来的直流电经滑环炭刷送至发电机的转子线圈中。转子带上直流电后，便成了电磁铁，这时转子周围就有了磁场，当汽轮机带动发电机转子旋转时，磁场也就跟着旋转，定子槽内的导线就会切割磁力产生感应电流，这就是发电机使机械能转变为电能的基本过程。 1、发电厂的主要经济指标 （1）什么叫汽耗率 每生产一千瓦小时电能所需要的蒸汽量称为汽耗率 D kg/kw?h d= Nd D—汽轮机发电机组发出电功率为Nd时的汽耗量kg/h （2）什么叫热耗率 每生产一千瓦小时电能所需要的热量称为热耗率，用符号q表示Q kJ/kw?h q= Nd （3）厂用电率 厂用电量占发电量的百分数叫厂用电率 2、汽轮机的轴封起什么作用，有几种形式？ 答：高压汽缸端时防止蒸汽顺轴流出（启动前防止空气漏入）低压缸真空部分防止空气顺轴流入。 我厂机组两端轴封都是防止蒸汽顺轴流出 轴封：齿形轴封和炭精轴封我厂为炭精轴封 3、我厂汽轮机有哪些保护？ ①超速保护②报警装置③主开关速关闭连锁装置 4、临界转速？ 在汽轮机启动的升速过程中，当转速升到某一转速时，汽轮机、发电机的轮子逐渐发生较大振动，当转速离开此转速后振动逐渐减小或消失，这种转子发生较大振动的转速称为临界转速 5、推力轴承的作用？ 推力轴承的作用是使汽轮机和汽缸之间的轴向位置固定并且承受转子在运行中的轴向推力 6、轴向位移变化有什么危害？ 说明汽轮机动静部分的相对位置发生变化，如果轴向位移的数值
大型发电机 一、发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机可分为直流发电机和交流发电机，交流发电机又可分为同步发电机和异步发电机(很少采用) ，还可分为单相发电机与三相发电机。 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 二、发电机的工作原理 按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。图1为同步发电机的工作原理图。发电机转子与汽轮机转子为同轴连接，当蒸汽推动汽轮机高速旋转时，发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电源后，便建立了一个磁场，这个磁场有一对主磁极，它随着汽轮机发电机转子旋转。磁通自转子的一个极（N级）出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙，进入转子另一个极（S极）构成回路。 图1 同步发电机工作原理图2 发电机出线的接线发电机转子具有一对磁极，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极是，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次。这样，发电机转子以每秒50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端（即中心点）连在一起，绕组的首端引出线与用电设备相连，就会有电流流过，如图2所示。 三、发电机的结构 图3 大型发电机基本结构 目前我国热力发电厂的发电机皆采用二极、转速为3000r/m的卧式结构。如图4所示，发电机最基本的组成部件是定子和转子。 图4 300MW汽轮发电机组侧视图 1-发电机主体；2-主励磁机；3-永磁副励磁机；4-气体冷却器；5-励磁机轴承；6-碳刷架隔音罩；7-电机端盖；8-连接汽轮机背靠轮；9-电机接线盒；10-电路互感器；11-引出线；12测温引线盒；13-基座定子由铁芯和定子绕组构成，固定在机壳（座）上，转子由轴承支撑置于定子铁芯中央，
第一章600WM汽轮机低压缸及发电机结构简介 一、汽轮机热力系统的工作原理 1、汽水流程： 1〉再热后的蒸汽从机组两侧的两个中压再热主汽调节联合阀及四根中压导汽管从中部进入分流的中压缸，经过正反各9 级反动式压力级后，从中压缸上部四角的4 个排汽口排出，合并成两根连通管，分别进入Ⅰ号、Ⅱ号2个低压缸。低压缸为双分流结构，蒸汽从中部流入，经过正反向各7 级反动式压力级后，从2个排汽口向下排入凝汽器。排入凝汽器的乏汽在凝汽器内凝结成凝结水,由凝结水泵升压后经化学精处理装置、汽封冷却器、四台低压加热器，最后进入除氧器，除氧水由给水泵升压后经三台高压加热器进入锅炉省煤器，构成热力循环。 二、汽轮机本体缸体的常规设计 低压汽缸为三层缸结构，能够节省优质钢材，缩短启动时间。汽机各转子均为无中心孔转子，采用刚性联接，，提高了转子的寿命及启动速度。#1 低压转子的前轴承采用两瓦块可倾瓦轴承，这种轴承不仅有良好的自位性能，而且能承受较大的载荷，运行稳定。低压转子的另外三个轴承为圆筒轴承，能承受更大的负荷。 三、岱海电厂的设备配置及选型 1）我公司的汽轮机组选用上海汽轮机厂生产的 N600-16.7/538/538 型600MW 机组。最大连续出力可达 648.624MW。这是上海汽轮机厂在引进美国西屋电气公司技术的基础上，对通流部分作了设计改进后的新型机组，它采用积木块式的设计。形式为亚临界参数、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽凝汽式汽轮机。具有较好的热负荷和变负荷适应性，采用数字式电液
调节（DEH）系统。机组能在冷态、温态、热态和极热态等不同工况下启动。 汽轮机有两个双流的低压缸；通流级数为28级。低压汽缸为三层缸结构，能够节省优质钢材，缩短启动时间。汽机各转子均为无中心孔转子，采用刚性联接，提高了转子的寿命及启动速度。低压缸设有四个径向支持轴承。#1 低压缸的前轴承采用两瓦块可倾瓦轴承，这种轴承不仅有良好的自位性能，而且能承受较大的载荷，运行稳定。低压转子的另外三个轴承为圆筒轴承，能承受更大的负荷。 汽轮机低压缸有4级抽汽，分别用于向4 台低压加热器提供加热汽源。N600-16.7/538/538汽轮机采用一次中间再热，其优点是提高机组的热效率，在同样的初参数条件下，再热机组一般比非再热机组的热效率提高4%左右，而且由于末级蒸汽温度较非再热机组大大降低，因此，对防止汽轮机组低压末级叶片水蚀特别有利。但是中间再热式机组的热力系统比较复杂。 汽轮机额定基本参数 型号N600-16.7/538/538 铭牌出力603.7MW 结构形式亚临界、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽、反动式、冷凝式 主汽压力16.7MPa 主汽温度538℃ 再热汽压力 3.194MPa 再热汽温度538℃ 背压11.8kPa（a） 冷却水温18℃ 给水温度278.2℃ 转速3000r/min 旋转方向从汽轮机端向发电机端看为顺时针 汽轮机抽汽级数8级
发电机技术规范书 1、总则 1.1本规范适用于15MW汽轮发电机及其附属设备。对设备的功能、设计、结构、性能、安装和试验等方面提出技术要求。 1.2买方在本规范技术中提出了最低限度的技术要求，并未规定所有的技术要求和适用的标准，卖方提供一套满足本规范技术规范和所列标准要求的高质量产品及其相应服务。对国家有关安全、环保等强制性标准，能够满足其要求。 1.3卖方执行本规范所列标准及相应的国家和行业相关技术要求和适用的标准。合同签订后按合同规定，卖方将提出合同设备的设计、制造、检验/试验、装配、安装、调试、试运、试验、运行和维护等标准清单给买方，由买方确认。 1.4卖方将提供能充分说明投标方案、技术设备特点的有关资料、图纸供买方参考。 2、设计和运行条件 2.1环境条件 室内 厂区地震基本烈度7度 2.2设计、制造标准 卖方在设计制造标准和规范方面采用了下列规则，在标准、图纸、质量记录、和操作手册上均采用国际单位（SI）；设备铭牌按制造厂标准；制造标准和规范按下列标准执行，原则上可采用国家和企业标准，如采用国际标准，则所采用的标准应不低于国内标准，并在设计、制造上优先采用已获准采用的国际先进标准。这些标准符合或高于下列标准的最新版本。 中华人民共和国国家标准GB 国标GB755-87《旋转电机基本技术要求》 国标GB/T1029-93《三相同步电机试验方法》 国标GB/T7064-1996《透平型同步电机技术要求》 国标GB10069.1-88《旋转电机噪声测定方法及限值》 国标GBJ87-85《工业噪声控制设计标准》 国标GB11348.1-89《旋转机械转轴径向振动的测量和评定》
电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,最早产生于第二次工业革命时期，由德国工程师西门子于1866年制成，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下： 发电机：直流发电机、交流发电机、同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 直流发电机原理图 [编辑本段] 2. 结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖.机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速
柴油发电机组的工作原理及结构 发电机组的工作原理及结构： 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为1500转/分（频率为50赫）或1800转/分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低，但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转/分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。 将机械能转变成电能的电机。通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。小型发电机也有用风车或其他机械经齿轮或皮带驱动的。 发电机分为直流发电机和交流发电机两大类。后者又可分为同步发电机和异步发电机两种。现代发电站中最常用的是同步发电机。这种发电机的特点是由直流电流励磁,既能提供有功功率，也能提供无功功率，可满足各种负载的需要。异步发电机由于没有独立的励磁绕组，其结构简单，操作方便，但是不能向负载提供无功功率，而且还需要从所接电网中汲取滞后的磁化电流。因此异步发电机
第一篇 600MW 汽轮发电机原理、结构及运行 1. 绪论 1.1 大型汽轮发电机主要参数的特点： 大型机组与中小型机组相比具有明显的优越性，但是，由于机组容量的增大，其结构、 参数和运行特性都发生了显著变化，因而也带来了一些新的问题。 对于发电机的视在功率，可由下式表示： S = KABd i 2Ln A =I n 1 t N n K － 系数，通常取１.1 A － 定子线负荷 I n － 定子额定电流 N n － 槽内有效导体数 t 1－ 沿定子圆周的槽距 B － 气隙长度 d i － 定子膛的直径 L － 有效铁芯长度 n － 转速 为了提高发电机的单机容量，必须增大式中各量数值。但是转速是由电网频率和转子极 对数决定的,B 只能在比较小的范围内变动，取决于所使用电工钢特性，定子、转子铁芯尺 寸的增加，受到铁路运输尺寸及现代冶金锻造技术的限制。因而，发电机容量的增加，主要 依靠改善发电机的冷却方式(采用直接冷却方式等)来增大发电机定子线负荷A 。 大型发电机组主要参数变化如下: ⑴ 同步电抗X d 增大 由于发电机有效材料的利用率提高，线负荷增大，导致与线负荷成正比的电抗X d 增大， X d 的增大导致发电机静过载能力减小，因而在系统受到扰动时，易于失去静稳定。 电抗的增大，还使发电机平均异步转矩降低。例如中小型汽轮发电机的平均异步转矩的 最大值可达额定转矩的2－3倍，而大型机组的平均异步转矩的最大值一般约为额定转矩。 因而大型发电机组失磁异步运行时，滑差大，从电力系统吸收感性无功功率多，允许异步运 行的负载小，时间短。 ⑵ 定子电阻相对减小，定子时间常数Ta 增大 一般中小型发电机Ta=0.10 ～0.16S ，而国产600MW 汽轮发电机的Ta 为0.7S 。Ta 的增 大，使定子非周期电流的衰减变慢，从而对电力系统安全、可靠运行提出了更为严峻的挑战， 并且恶化了电流互感器和断路器等元件的运行条件。 ⑶ 机组惯性常数H 降低 大容量发电机组的体积并不随其容量成比例增大，采用气体或液体直接冷却的绕组与间 接冷却绕组相比，有效材料利用率高，在定子和转子的尺寸没有明显增大的情况下，汽轮发 电机的单机容量急剧增大，因而导致发电机组惯性常数明显降低，机组惯性常数H 是一个重 要参数，当其他条件相同时，在过剩转矩作用下H 愈小，角度δ改变愈快，发电机易于失去 同步。然而，H 值的增大，技术上复杂且造价昂贵。 1.2 现代电力系统运行对大型同步发电机的要求
1．速度比和最佳速比：将（级动叶的）圆周速度u与喷嘴出口（蒸汽的）速度c 的比值定义为速度比，轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。 1 2．假想速比：圆周速度u与假想全级滞止理想比焓降都在喷嘴中等比熵膨胀的假想出口速度的比值。 3．汽轮机的级：汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元。 4．级的轮周效率：1kg蒸汽在轮周上所作的轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比。 5．滞止参数：具有一定流动速度的蒸汽，如果假想蒸汽等熵地滞止到速度为零时的状态，该状态为滞止状态，其对应的参数称为滞止参数。 6．临界压比：汽流达到音速时的压力与滞止压力之比。 7．级的相对内效率：级的相对内效率是指级的有效焓降和级的理想能量之比。8．喷嘴的极限膨胀压力：随着背压降低，参加膨胀的斜切部分扩大，斜切部分达到极限膨胀时喷嘴出口所对应的压力。 9．级的反动度：动叶的理想比焓降与级的理想比焓降的比值。表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标。 10．余速损失：汽流离开动叶通道时具有一定的速度，且这个速度对应的动能在该级内不能转换为机械功，这种损失为余速损失。 11．临界流量：喷嘴通过的最大流量。 12．漏气损失：汽轮机在工作中由于漏气而产生的损失。 13．部分进汽损失：由于部分进汽而带来的能量损失。 14．湿气损失：饱和蒸汽汽轮机的各级和普通凝汽式汽轮机的最后几级都工作与湿蒸汽区，从而对干蒸汽的工作造成一种能量损失称为湿气损失。 15．盖度：指动叶进口高度超过喷嘴出口高度的那部分叶高。 16．级的部分进汽度：装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值。 1.汽轮发电机组的循环热效率：每千克蒸汽在汽轮机中的理想焓降与每千克蒸汽在锅炉中所吸收的热量之比称为汽轮发电机组的循环热效率。 2.热耗率：每生产1kW.h电能所消耗的热量。 3.汽轮发电机组的汽耗率：汽轮发电机组每发1KW·h电所需要的蒸汽量。 4.汽轮机的极限功率：在一定的初终参数和转速下，单排气口凝汽式汽轮机所能发出的最大功率。 5.汽轮机的相对内效率：蒸汽实际比焓降与理想比焓降之比。 6.汽轮机的绝对内效率：蒸汽实际比焓降与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比。 7.汽轮发电机组的相对电效率和绝对电效率：1千克蒸汽所具有的理想比焓降中最终被转化成电能的效率称为汽轮发电机组的相对电效率。 1千克蒸汽理想比焓降中转换成电能的部分与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比称为绝对电效率。 8.轴封系统：端轴封和与它相连的管道与附属设备。 9.叶轮反动度：各版和轮盘间汽室压力与级后蒸汽压力之差和级前蒸汽压力与级后压力之差的比值。 10.进汽机构的阻力损失：由于蒸汽在汽轮机进汽机构中节流，从而造成蒸汽在汽轮机中的理想焓降减小，称为进汽机构的阻力损失。
交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机 发电机原理 <一> 发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 <二>发电机的分类可归纳如下： 发电机分：直流发电机和交流发电机 交流发电机分：同步发电机和异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 <三>发电机结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 柴油发电机工作原理 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。详细请进>>> 汽油发电机原理 汽油机驱动发电机运转，将汽油的能量转化为电能。 在汽油机汽缸内，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行作功。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装，就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 详细请进>>>