大型发电机结构

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。

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。

发电机的组成及各部分的作用
发电机由转子、定子、基座、滑动轴承、短路组件、调节组件等组成。

转子：由有限个电极片、支撑螺栓、轴承、给定的槽数和有限的磁极
片构成，它以固定速度转动，并产生转子电流。

定子：主要由一组三相绕组和一组磁极片构成，它是静止的，外部供电，定子绕组上电流产生和变化时，能够产生一定强度的磁场。

基座：用于固定发电机的结构部件，支撑转子和定子的安装和连接，
同时起到加固作用。

滑动轴承：用于连接转子和基座之间，起到固定及支撑转子的作用，
同时，滑动轴承还可防止转子产生轻微振动。

短路组件：主要包括绝缘套管、绝缘片、短路片和绝缘环，主要用于
转子绕组的保护和短路，使得转子绕组能够良好的运行。

调节组件：调节组件是用于控制定子绕组电流的大小，并能够控制发
电机的转速及功率的，一般包括熔断器、空开（内外置）、控制手柄和调
节电容器等。

1000MW机组发电机介绍1000MW机组发电机介绍1. 简介发电机是电力系统中起着重要作用的设备之一，它将机械能转化为电能。

1000MW机组发电机是一种大型发电机，具有较高的发电能力和效率，广泛应用于电力站等大型发电场景。

2. 工作原理1000MW机组发电机的工作原理基于电磁感应，通过转子和定子之间的磁场相互作用来实现电能的转换。

当转子通过外部力源驱动旋转时，转子上的导体与旋转磁场相互作用，产生感应电动势，从而产生电能。

3. 结构组成1000MW机组发电机主要由转子、定子和控制系统等组成。

- 转子：转子是发电机中的旋转部件，通常由导体和磁场极对组成。

它通过旋转来产生变化的磁场，从而激励导体中的电流。

- 定子：定子是发电机中的静止部件，通常由绕组和铁芯组成。

定子中的绕组绕在铁芯上，它们与转子中的磁场相互作用，产生电磁感应。

- 控制系统：控制系统用于控制和监测发电机的运行状态，包括电流、电压、功率等参数的监测和调节，以确保发电机的安全和稳定运行。

4. 主要特点和优势1000MW机组发电机具有以下主要特点和优势：- 较高的发电能力：1000MW机组发电机的发电能力达到1000兆瓦，能够满足大型电力站和工业场所的需求。

- 较高的效率：由于采用了先进的技术和材料，1000MW机组发电机具有较高的发电效率，能够更有效地将机械能转换为电能。

- 较低的运行成本：1000MW机组发电机的运行成本相对较低，这主要得益于其高效率和可靠性。

- 较小的占地面积：与传统的低功率发电机相比，1000MW机组发电机的体积相对较小，减少了占地面积，有利于布局和建设。

5. 应用领域1000MW机组发电机主要应用于电力站和大型工业场所等领域，用于满足大规模电能需求。

除了常见的电力站外，1000MW机组发电机也可以用于特定的工业场合，如钢铁厂、石化厂等，以满足其高能耗的生产需求。

6. 总结1000MW机组发电机是一种具有较高发电能力和效率的大型发电机。

交流发电机的结构一、6管交流发电机的结构交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。

JF132型交流发电机组件图见图2-5aJF132型交流发电机结构图见图2-5bJF132型交流发电机结构图见图2-5c（一）转子转子的功用是产生旋转磁场。

转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图2-6转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和磁轭。

集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。

当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。

当转子转动时，就形成了旋转的磁场。

交流发电机的磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S极→磁轭。

见图2-7。

（二）定子定子的功用是产生交流电。

定子由定子铁心和定子绕组成。

见图2-8A定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。

定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。

三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。

1．每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。

2．每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。

3．三相绕组的始边应相互间隔2π+120o电角度（一对磁极占有的空间为360o电角度）例：国产JF13系列交流发电机三相绕组绕制见图2-8B结构参数如下：磁极对数p6对定子槽数z36槽定子绕组相数m3相每个线圈匝数N13匝绕组联结方法Y型联结在国产JF13系列交流发电机中，一对磁极占6个槽的空间位置（每槽60o电角度），一个磁极占3个槽的空间位置，所以每个线圈两条有效边的位置间隔是3个槽，每相绕组相邻线圈始边之间的距离6个槽，三相绕组的始边的相互间隔可以是2个槽，8个槽，14个槽等。

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。

风力发电机的组成部件及其功用风力发电机是将风能转换成机械能，再把机械能转换成电能的机电设备。

风力发电机通常由风轮、对速装置、传动装置、发电机、塔架、停车机构等组成。

下面将以水平轴升力型风力发电机为主介绍它成部件及其工作情况。

图3-3-4和3-3-5是小型和中大型风力发电机的结构示意图。

图3-3-4 小型风力发电机示意图1—风轮2—发电机3—回转体4—调速机构5—调向机构6—手刹车机构7—塔架8—蓄电池9—控图3-3-5 中大型风力发电机示意图1—风轮；2—变速箱；3—发电机；4—机舱；5—塔架。

1 风轮风轮是风力机最重要的部件，它是风力机区别于其它动力机的主要标志。

其作用是捕捉和吸收风能，变成机械能，由风轮轴将能量送给传动装置。

风轮一般由叶片（也称桨叶）、叶柄、轮毂及风轮轴等组成（见图3-3-6）。

叶片横截面形状基本类型图第二节的图3-2-3）：平板型、弧板型和流线型。

风力发电机的叶片横截面的形状，接近于流线型；机的叶片多采用弧板型，也有采用平板型的。

图3-3-7所示为风力发电机叶片（横截面）的几种结构图3-3-6 风轮1.叶片2.叶柄3.轮毂4.风轮轴图3-3-7 叶片结构（a）、(b)—木制叶版剖面； (c)、(d)—钢纵梁玻璃纤维蒙片剖面；(e) —铝合金等弦长挤压成型叶片；(f)—玻璃钢叶片。

木制叶片（图中的a与b）常用于微、小型风力发电机上；而中、大型风力发电机的叶片常从图中的选用。

用铝合金挤压成型的叶片（图中之e），基于容易制造角度考虑，从叶根到叶尖一般是制成等弦的材质在不断的改进中。

1 机头座与回转体风力发电机塔架上端的部件——风轮、传动装置、对风装置、调速装置、发电机等组成了机头，机头结部件是机头座与回转体（参阅后面的图3-3-24）。

（1）机头座它用来支撑塔架上方的所有装置及附属部件，它牢固如否将直接关系到风力机的安危与寿命。

微、小于塔架上方的设备重量轻，一般由底板再焊以加强肋构成；中、大型风力机的机头座要复杂一些，它梁、横梁为主，再辅以台板、腹板、肋板等焊接而成。

发电机本体结构1 发电机基本构成图4-11 发电机结构原理图图4-12 发电机剖视图汽轮发电机主要由定子、转子、端盖和轴承等部件组成，具体的发电机结构见图4-11和图4-12所示。

2 发电机冷却方式发电机的发热部件，主要是定子绕组、定子铁芯（磁滞与涡流损耗）和转子绕组。

必须采用高效的冷却措施，使这些部件所发出的热量散发除去，以使发电机各部分温度不超过允许值。

我厂发电机采用水－氢－氢冷却方式，即发电机定子绕组及引线是水内冷，发电机的转子绕组是氢内冷，转子本体及定子铁芯是氢表冷。

为此，发电机还设有定子内冷水冷却系统，发电机氢冷系统和为防止氢气从轴封漏出的密封油系统。

3 发电机定子发电机定子主要由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。

1）机座与端盖机座是用钢板焊成的壳体结构，它的作用主要是支持和固定定子铁芯和定子绕组。

此外，机座可以防止氢气泄漏和承受住氢气的爆炸力。

在机壳和定子铁芯之间的空间是发电机通风（氢气）系统的一部分。

由于发电机定子采用径向通风，将机壳和铁芯背部之间的空间沿轴向分隔成若干段，每段形成一个环形小风室，各小风室相互交替分为进风区和出风区。

这些小室用管子相互连通，并能交替进行通风。

氢气交替地通过铁芯的外侧和内侧，再集中起来通过冷却器，从而有效地防止热应力和局部过热。

端盖是发电机密封的一个组成部分，结构如图4-13所示。

为了安装、检修、拆装方便，端盖由水平分开的上下两半构成，并设有端盖轴承。

在端盖的合缝面上还设有密封沟，沟内充以密封胶以保证良好的气密。

轴瓦采用椭圆式水平中分面结构，轴瓦外园的球面形状保证了轴承有自调心的作用。

在转轴穿过端盖处的氢气密封是依靠油密封的油膜来保证。

密封瓦为铜合金制成，内圆与轴间有间隙，装在端盖内圆处的密封座内。

密封瓦分成四块，在径向和轴向均有卡紧弹簧箍紧，尽管密封瓦在径向可以随轴一起浮动，但在密封座上下均有销子可以防止它切向转动。

密封油经密封座和密封瓦的油腔流入瓦和轴之间的间隙沿径向形成油膜以防止氢气外泄，在励端油密封设有双层对地绝缘以防止轴电流烧伤转轴。

大型发电机的结构
1.转子：
转子是大型发电机的核心部件，主要完成机械能到电能的转换。

转子通常由大量薄的硅片叠加而成，形成一个整体。

硅片上涂有绝缘涂层，以防止电流泄漏。

在转子的走向轴上，有几个凸起的金属插杆，称为极抱。

2.定子：
定子是大型发电机的另一个重要部件，它周围绕着转子旋转。

定子是由几个线圈组成的，称为定子绕组。

定子绕组是通过绝缘片隔开的，并与不同的引线相连接。

当转子旋转时，定子绕组中的电流也会发生变化。

3.磁铁：
4.发电机外壳：
5.滑环和刷子：
电流流经转子和定子之间的接触点，转子上的滑环和定子上的刷子。

滑环是一个金属圆盘，固定在转子的轴上。

刷子是金属片，通过定子引线连接到外部电路。

滑环和刷子的接触点形成一个电流的通道，从而使电能进入外部电路。

6.冷却系统：
大型发电机通常会产生大量的热量，需要冷却系统来维持其正常工作温度。

冷却系统可以采用多种形式，如水冷却或气冷却。

水冷却系统可以通过将冷却水流经转子和定子来降低温度。

气冷却系统可以使用风扇或风冷换热器来降低温度。

7.控制装置：
总结起来，大型发电机的结构主要由转子、定子、磁铁、发电机外壳、滑环和刷子、冷却系统以及控制装置组成。

这些组件共同作用，使得大型
发电机能够将机械能转换成电能，并以安全和高效的方式运行。

发电机按结构特点划分，可分为凸极和隐极式或立式和卧式。

大型汽轮发电机的基本结构一般为卧式布置的隐极式结构。

它主要由定子机座、定子铁芯、定子绕组、转子磁轭、主磁极、转子绕组、定子端盖、转子的集电环和大轴等主要部件组成。

1.机座和端盖。

发电机机座作用主要是支撑和固定铁芯、绕组等部件。

整个铁芯通过它安装并固定在基础上，而且还设置了作为冷却通风系统的风道和风室。

机座的机壳和铁芯背部间的空间是通风系统的一部分。

机座采用整体防振结构，包括内机座和外机座，内、外机座间装有弹性隔振装置。

另外，机壳的密封性要求高，一般采用较厚的钢板。

2.端盖。

发电机端盖是用来保护定子端部绕组的，也是发电机密封的一个组成部分。

为了安装检修方便，端盖由水平方向分成两部分，并在上面设有停机检查人孔。

同样，防爆和密封仍是对端盖的基本要求。

3.定子铁芯。

发电机定子铁芯是构成发电机励磁回路和固定定子绕组的重要部件。

它的质量与损耗在发电机的总质量和总损耗中所占的比例很大、一般大型发电机定子铁芯为为发电机总重量的30%，铁损为发电机总损耗的15％左右。

为了减少定子铁芯磁滞及涡流损耗。

定子常采用导磁率高。

损耗小的硅钢片叠压而成。

4.定子绕组。

发电机定子绕组是由许多线棒连接而成的。

每根线棒用铜线编织胶化成型后，包以绝缘带热压成型。

每根线棒分直线部分和端部渐开线部分。

而端部则起连接作用，将各线棒按一定规律连接起来，构成发电机定子绕组。

5.转子。

发电机转子是发电机的主要部件之一，它主要由转子铁芯、转子绕组、护环、中心环、集电环及风扇等部件组成。

转子铁芯一般采用具有良好导磁性能及具备足够机械强度的合金钢整体锻制而成。

转子绕组一般采用铜或机械性能经过改善的铜银合金导体材料绕制而成。

6.集电环俗称滑环，分为正、负两个环。

为了缩短轴承支撑点间的距离，减少集电环直径及圆周速度，集电环都装在发电机的轴承外侧。

励磁电流由静止电刷通过旋转的集电环流入转子绕组。

护环的作用是将转子端部绕组压紧在转轴上，护环对转子绕组起者固定、保护，防止变形、位移、甩出作用。

大型发电机结构工作原理
大型发电机是一种能够将机械能转化为电能的装置。

它由以下几个主要部件组成：
1. 转子：大型发电机的转子一般由电磁铁芯和绕组组成。

当转子带动旋转时，绕组中的电流会产生磁场。

2. 定子：大型发电机的定子一般由三个相互独立的绕组组成，分别称为三相绕组。

当转子带动旋转时，定子的绕组会产生交流电。

3. 电刷和电刷环：电刷是位于转子轴的两端的碳刷，在转子旋转时，通过电刷和电刷环可以将电能传输到外部电路。

工作原理如下：
1. 机械能输入：通常是通过外部驱动力（例如涡轮机、水轮机或蒸汽机）将机械能输入到发电机的轴上。

2. 电磁感应：当转子带动旋转时，转子的绕组中的电流会产生磁场。

这个磁场会通过磁场铁芯传递到定子中的绕组上。

3. 电流产生：定子绕组中流过的磁场会导致电势的变化，从而在绕组中产生交流电。

由于大型发电机多为三相发电机，所以会同时产生三相交流电。

4. 输电：通过电刷和电刷环，发电机内部产生的电能可以被传
输到外部电路中，供应电力给各个电力设备。

通过以上的工作原理，大型发电机可以将机械能转化为电能，并将电能传输到外部电路中供电使用。

第一章 600MW汽轮发电机的结构及其冷却系统（P003）转轴上的机械能→同步发电机→定子绕组中电能●同步发电机① 汽轮发电机 — 以汽轮机为原动机(高速原动机)，转子采用隐极式结构；② 水轮发电机 — 以水轮机为原动机(低速原动机)，转子采用凸极式结构磁极旋转式(a) 隐极式；(b) 凸极式●隐极式同步发电机大型火力发电厂都采用二极隐极式汽轮发电机，转速为3000r/min。

●凸极式同步发电机● 增大单机容量的优点随着电网容量不断增大，电网中单机容量也迅速增大。

单机容量PP=K A BδD i2n l式中：K — 常数A — 定子线负荷，A/mmBδ — 气隙磁密，TD i — 定子内径，mn — 额定转速，r/minl — 定子铁心有效长度，m提高单单机容量需解决许多技术问题。

在电网内发展大容量机组，其建设速度、经济效益都比发展小容量机组优越。

对于二极隐极汽轮发电机而言，发展大容量机组在制造、基建和运行的经济性方面具有下列优点：（1）可降低电机造价和材料消耗。

如一台800MW机组比一台500MW机组单位成本降低17%，一台1200MW机组比一台800MW机组单位成本降低15%。

材料消耗率随单机容量的增大而降低。

（2）可降低电厂基建安装费用。

一个电厂单位造价随着单机容量的增大而降低。

（3）可降低运行费用，减少煤耗及单位千瓦运行人员和厂用电率。

（4）可减少电厂布点，有益于环境保护，减少污染。

● 提高单机容量的途径（1）增加电机尺寸问题：增加电机尺寸可以提高发电机单机容量，但由于两极汽轮发电机转速很高，转子上受到很大的离心力，尤其轴中心孔受的应力最大，其力的大小与转子直径的二次方成正比，因此加大直径受到转子材料的机械强度限制。

目前转子本体最大直径为1.25m，增加转子长度也有一定限度，转子的长度和直径的比例不能太大，否则刚度不够，挠度太大。

（2）提高电磁负荷（关键在于冷却技术的发展）问题：提高电磁负荷使温升增高，绝缘材料的允许温升又成了限制提高单机容量的一个因素，为此必须发展冷却技术来解决电机温升问题。