关于发电机转子的强度的测算

发电机转子磁极的功率损耗试验方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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一、发电机转子结构：(一)发电机转子绕组结构：转子线圈每匝由上下两根含银铜棒组成，全长为加工成矩形槽的铜排，当两根相对的拼在一起时就在中间形成一个矩形通风风道，在线圈直线与端部转角相互连接处附近侧面开有进风孔，在近磁极中心处的铜排侧面开有出风孔。

(二)通风冷却：发电机转子线圈采用氢气内冷的冷却方式。

转子线圈采用分段气隙取气斜流通风式冷却，槽内导体用扁铜线，铜线直线段有两排互相错开倾斜方向相反的通风孔。

氢气依靠装在转轴两端的单级螺旋桨式风扇在发电机内进行密封循环，在带走发电机运行中产生的热量后由装在发电机两端的氢气冷却器将氢气冷却，然后重复进入进行循环。

风扇为送风式，将冷却器冷却后的冷氢气送到各个风区。

定子铁芯和转子绕组采用“五进六出”相对应的通风结构，即沿发电机轴向分为五个进风区和六个出风区，进风区出风区交替布置。

机座内设有四个氢冷器分别布置在励端和汽端两侧。

采用这种通风冷却的发电机为了防止风路的短路，在定子和转子之间气隙中冷热风区间的定子铁芯或转子上加装气隙隔环，以避免由转子抛出的热风吸入转子再循环。

本发电机采用单流环式油密封结构，通过轴颈与密封瓦之间的油阻止了氢气外逸。

轴密封系统为环形每个轴封装置的密封瓦含有各为四段的两个环，换的内径比转轴的直径百分之几毫米。

每段有自紧弹簧径向固定，自紧弹簧是轴向把两排环分开，压力油进入两环之间后分为两路，一路流向机外空气侧一路流向氢气侧,转轴与密封瓦之间的间隙产生的油膜不仅可以防止机内氢气沿该轴外泄也可以防止机外空气沿该轴进入机内影响氢气纯度。

由于本发电机定子入组损耗为定冷水带走，所以风压和风量可以明显的比全氢冷小，故转子风扇设计成单级轴流式风扇，安装在转子护环外的汽励两端柄上。

为提高效率级形成设计的风路，在动叶片外侧的汽、励或汽、集两端都装设一级导向静叶片座，此导向静叶片座沿圆周等分为四个弧段，便于在转子穿入定子内膛就位后并在装好密封支座和密封瓦后，安装在两端端盖上的调整垫块上面。

水轮发电机转子交流阻抗测量方法及分析摘要:水轮发电机转子包括磁极、磁极间连线及安装在转子上的励磁绕组引线。

交流阻抗测量，是判断转子绕组是否存在匝间短路的最有效的方法。

《水轮发电机基本技术条件(GB/T 7894-2009)》、《电气装置安装工程电气设备交接试验标准（GB50150-2016）》中规定，在发电机出厂、交接与大修时，都应测量转子绕组交流阻抗，且要求应在定子膛内、膛外的静止状态下和在超速试验前后的额定转速下分别测量。

关键词:发电机；转子；交流阻抗1 引言转子绕组的交流阻抗受到诸多因素影响，如果对测量条件、方法及结果不加以认真分析和判断，很容易得出错误的数据和结论。

云峰发电厂2号发电机为现场组装的转子，磁极在生产、运输、拼装等过程中不可避免的存在安全风险，应进行一系列电气试验以检查转子励磁绕组的制造及安装质量是否符合要求。

现结合云峰发电厂2号发电机组改造中现场安装的转子磁极，进行转子绕组交流阻抗的测量方法及结果分析。

2 转子绕组匝间短路原因、危害及测量方法一般情况下，造成转子匝间短路的主要原因有以下几种：制造工艺不良，在绕组绕制过程中存在了匝间绝缘，或匝间绝缘有缺陷；安装时施工工艺不当，如在磁极焊接时金属铁屑等硬粒附着在绕组层间，破坏了层间绝缘造成了匝间短路；运行时，在长期的机械、电、热应力的作用下，绕组产生变形、磨损、脱落等造成匝间短路。

发电转子匝间短路时，严重威胁发电机的安全运行。

主要表现在：长期运行中会使短路点局部过热、老化，导致发电机的低励磁或失磁故障，转子回路过负荷保护可能动作，造成机组停机故障。

重负荷下失磁转差大，等效电抗小，产生过电流使定子过热等。

判断转子绕组匝间短路的方法有测量绕组直流电阻、发电机空载及短路特性曲线、测量绕组交流阻抗等。

前两种方法灵敏度比较低，效果不明显，测量交流阻抗是一种比较灵敏的方法。

当绕组中存在匝间短路时，在交流电压作用下流经短路线圈中的短路电流要比正常电流大许多，而该短路电流有强烈的去磁作用，即使在短路匝数很少时效果也十分明显。

发电机转子交流阻抗试验的影响因素分析与应用2011年8月第14卷第8期贵州电力技术2011,V ol,14,No.8GUIZHOUELECTRICPOWERTECHNOLOGY专题研讨SpecialReports发电机转子交流阻抗试验的影响因素分析与应用李继忠(安徽省阜阳华润电力有限公司,安徽阜阳236158)摘要:发电机转子交流阻抗试验是判断转子绕组有元匝间短路的实用方法之一,试验方法简单,费用较低,灵敏度较高,多年来被广泛应用.但因其影响因素过多,在试验中容易产生数据误差,造成对绕组匝闻绝缘状况的误判,因此技术人员应对其影响因素充分认识并掌握.关键词:交流阻抗;电压;匝间短路;试验文章编号:1008—083X(2011)8—0082—03中图分类号:TM3文献标识码:B判断发电机转子静态匝间短路的方法有很多,例如直流电阻法,空载和短路特性曲线法,双开口变压器法,功率表相量投影法,直流压降法,电压分担法,RSO试验法等.但这些方法各有利弊,有的灵敏度低,有的试验方法复杂,有的不便与历史值比较,有的费用较高等,而交流阻抗法因其实用,简洁的特点被广泛应用,在《电力设备预防性试验规程》DL/T596—1996中明确规定大修中必须进行此项目.当转子绕组中发生匝问短路时,在交流电压下流经短路线匝中的短路电流,约比正常匝中的电流大Ⅱ倍(一槽线圈总匝数),它有强烈的去磁作用,并导致交流阻抗大大下降,功率损耗大幅增加.图1交流阻抗和功率损耗测量接线原理图如图1,测试线要使用短粗线,600MW发电机转子试验电流在220V电压下可达60A,电压表直接接于转子集电环的正,负极上,调整调压器T,并测量出电压,电流,和功率P,然后按照下式计算出交流阻抗z,即:Z=U,I式中:z——交流阻抗(Q);(,—一测量电压(V);卜—一测量电流(A).将测量的z与P值与原始数据比较,即可分析判断转子绕组有无匝间短路,当z下降,P上升时反?82?应出有不良发展趋势.规程规定在相同试验条件下与历史数值比较,不应有显着变化.一般超过上次值的10%时应进一步分析并使用其他试验方法进行验证.1膛内,膛外的影响1.1膛内的影响转子处于膛内时,因磁阻比在膛外时要小,所以转子处于膛内时的交流阻抗z,一般总比膛外时的大.同时与功率损耗P相应的电阻中,除了转子本体铁损的等效电阻,绕组铜损的电阻外,还要包括定子铁损的等效电阻在内.所以在相同电压下,其功率损耗一般比膛外的大.1.2膛外的影响转子处于膛外时,其z主要取决于试验电压,频率,转子本体和绕组的几何尺寸,在其功率损耗相应的电阻中,仅包括转子本体铁损的等效电阻和绕组铜损的电阻,没有定子铁损的等效电阻在内,所以Z和P的值较膛内时要小.2定,转子间气隙大小的影响气隙较小,转子处于膛内时定子磁路对阻抗的影响较大,对于同厂家,同容量的发电机定,转子间隙基本一致,可不考虑此因素影响.但对于不同厂家,容量的发电机因气隙不同,在进行交流阻抗数据比较时应加以区分.3静态,动态的影响多次的试验表明,在恒定交流电压下,转子绕组第8期李继忠:发电机转子交流阻抗试验的影响因素分析与应用的阻抗和损耗均随转速的升高而变化.例如我公司600MIV发电机转子绕组施加恒定电压200V时,测得转子阻抗z与转速n的关系曲线及转子损耗P与转速的关系曲线如下图2:图2轮子阻抗Z和损耗P与转速的关系由图2中可看出,随转速升高,转子绕组交流阻抗降低,损耗升高.这是因为随转速升高,线圈的离心力增大并且压向槽楔,使转子线圈底部距离槽楔的距离减小,槽磁导和计算磁导也随之减小,在恒定电压下磁势为一定值,根据公式磁通也将减小,电抗变小,阻抗下降.另外随转速升高,槽楔和线圈的离心力增大,使槽楔与转子齿的接触更加紧密,阻尼作用增强,去磁效应增加,导致阻抗下降,损耗增加.4护环和槽楔的影响转子本体是否安装护环,对转子绕组阻抗和损耗的影响比较大,有一台发电机转子绕组在消除匝间短路缺陷时,测得阻抗z与电压,功率损耗P与电压的曲线如图3所示.图3功率损耗Z与电压曲线由图4可看出,当转子绕组未套护环,在210V时阻抗最大,损耗最小(曲线1);当一端套装护环后阻抗下降19.5%,损耗增加15%(曲线2);当两端均装上护环后,在相同电压下,阻抗下降23.2%,损耗增加29.1%(曲线3);如果绕组有匝间短路时,则阻抗下降和损耗增加(曲线4)的幅度还要大.图4功率损耗P与电压曲线造成上述现象的原因有两个,一是当一端装上护环时,端部线圈的交变磁通,在护环上产生了涡流去磁效应,但由于去磁效应不强,故使阻抗下降较少;二是当两端的护环均装上后,便构成了沿轴向的两端周围的电流闭合回路,且增加了涡流去磁效应, 因而是阻抗下降显着.当转子装上槽楔后,转子线槽被槽楔填充,增大了转子表面的涡流去磁效应,即增加了阻尼作用,因而使阻抗下降.5短路电阻及部位的影响当转子发生匝间短路时,其损耗增加比阻抗下降值明显,短路部位的电阻也是由大到小直至为0而转为金属性短路.在短路电阻逐渐下降的过程中其交流去磁效应会慢慢变大,另外短路部位在转子端部,直线部分,槽口等不同位置时其交流去磁效应也不同,因此在分析判断中应注意此因素的影响.6试验电压高低的影响转子绕组是一个具有铁芯的电感线圈,其等效电阻较小,电抗占主要部分.由铁芯的磁化曲线可知,当电源频率一定时,其磁通密度随磁场强度上升而增加.在测量转子绕组的交流阻抗时,转子电流将随着电压上升而增大,并使磁场强度增高,所以转子绕组的交流阻抗,随电压上升而增加.下表为我公司2011年6月1号发电机大修后盘车状态下的转子交流阻抗试验数据,可看出试验电压从49.7上升到200.5V时,阻抗从3.7939/2上升到5.4336~..83?贵州电力技术第14卷表交流阻抗及功率损耗测试值7转子本体剩磁的影响转子本体的剩磁会使阻抗减小,这是因为在测量交流阻抗时,转子本体的槽齿中不仅有交变磁通,而且还有剩磁的恒定磁通,当两者的方向一致时起助磁作用;当两者的方向相反时,则起去磁作用.因此,在相同电压下的阻抗,有剩磁比无剩磁时小.所以在测量转子绕组的阻抗时,应先检查其剩磁情况,当剩磁较大时可用直流去磁,剩磁较小时用交流去磁.在实际操作中为减小剩磁对阻抗的影响,在静态测量阻抗,损耗与电压的关系曲线时,应从高电压逐渐做到低电压;在动态测量阻抗与转速的关系曲线时,试验电压应尽量接近转子额定电压,以提高测量结果的准确度.8测量交流阻抗和功率损耗的注意事项为了避免相电压中含有谐波分量的影响,应采用线电压测量,并应同时测量电源频率.试验电压不能超过转子绕组的额定电压,一般集电环上施加电压,静态试验时应将碳刷取下,动态时还应将励磁母线断开.在定子膛内测量阻抗时,定子绕组上有感应电压,故应将其绕组与外电路断开.当转子绕组存在一点接地或对水内冷转子绕组作阻抗测量时,一定要用隔离变压器加压,并在转子轴上加装接地线,以保证测量安全.9结束语综上所述,用测量阻抗和损耗值的变化来判断转子绕组有无匝间短路,是简便,可靠,灵活的方法.但是,由于影响因素较多,在分析判断时必须注意在同状态(膛内,膛外,静态,动态,槽楔,护环,剩磁),同电压下比较.多次试验结果表明,因各型发电机转子在同一交流电压下的阻抗值不同,即使在相同的短路状态下,由于短路线匝中的短路电流不同,其去磁作用所引起的阻抗下降和损耗增加的程度也不同.所以在应用转子交流阻抗和损耗值的变化量来判断绕组有无匝间短路及其程度时,难以出具统一的标准.仅能将现测量值与前次测量值及历史值进行比较,并结合其他的测试方法,综合判断后再作定论.参考文献:[1]李建明朱康《高压电气设备试验方法》[M]2001年8月第二版中国电力出版社.[2]李伟清《发电机故障检查分析及预防》[M]1996年北京中国电力出版社.[3]高景德《交流电机及其系统分析》[肘]1993年北京清华大学出版杜.收稿日期:2011—04—12作者简介:李继忠(1978一),男,本科,主要从事电气设备的管理工作.e—moil:,lgeryahoo—com.c/t.(本文责任编辑:龙海丽) TheimpactanalysisandapplicationonthegeneratorrotorACimpedancetest LiJizhong (ChinaResourcesPowerHoldingsCompanyLimited,Fuyang236000Anhui, China)Abstract;ThegeneratorrotorACimpedancetestisoneofsimplemethodtojudge whethertherotorinterturnshort.Thetesti8asimpleandeffectiveway,lowercostandhighersensitive,hadbeenappliedextensivelyformanyyears.ButbecauseitsimpactfactoristOO much,easytoproducedataelTorinthetests,cauBeamisjudgcmentofwindingin terturninsulationcondition.33~ereforethetechnician shoedhaveafullrea2izationandgraspofitsimpactfactor.Keywords:ACimpedance;voltage;intershort;test?84-。

浅析发电机转子绕组交流阻抗的测量杨洪涛（葛洲坝机电建设有限公司，湖北宜昌443002）关键词：发电机、转子、定子、绕组、气隙、交流阻抗、匝间短路一、概述对发电机转子绕组交流阻抗的测量，是判断转子绕组是否存在匝间短路的最有效的方法。

在现行国标中规定，在发电机出厂、交接与大修时，都应对转子绕组进行交流阻抗的测量，且要求相互之间应无明显差别。

这是因为如果转子绕组存在匝间短路，会使转子电流增大，绕组温度升高，限制无功出力，甚至引起机组振动过大而造成更严重的事故。

但是，由于转子绕组的交流阻抗受诸多因素的影响，如果对测量的结果及测量的方法和条件不加以认真的分析和判断，很容易得出错误的数据和结论。

造成不必要的返工，浪费人力及物力，甚至直接影响到安装或检修的工期。

因此，为了准确的测量转子绕组的交流阻抗以及得出正确的结论，我们将结合高坝洲电站转子绕组交流阻抗测量的结果来加以分析，来提高对转子绕组交流阻抗测量方法的认识及转子绕组是否存在匝间短路的判断能力。

二、转子绕组匝间短路原因及测量方法一般情况下，造成转子匝间短路的主要原因有以下几种情况：１．制造时，如果工艺不良，在绕组绕制过程中损伤了匝间绝缘，或匝间绝缘有缺陷等造成转子绕组匝间短路。

２．安装时，由于施工工艺不当，如在磁极焊接时金属铁屑等硬粒附着在绕组层间，破坏了层间绝缘造成匝间短路。

３．运行时，在长期的机械、电、热应力的作用下，绕组产生变形、磨损、脱落等造成匝间短路。

判断转子绕组匝间短路的方法有测量绕组直流电阻、录制发电机空载及短路特性曲线、测量绕交流阻抗等方法。

前两种方法灵敏度比较低，效果并不明显。

而测量交流阻抗则是一种比较灵敏的方法，当绕组中存在匝间短路时，在交流电压作用下流经短路线圈中的短路电流要比正常电流大许多，而该短路电流有强烈的去磁作用，即使在短路匝数很少时效果也十分明显。

因此，通过对转子绕组中每个磁极交流阻抗值的相互比较，或与以前测量值相比较，即可以判断绕组是否存在匝间短路现象。

发电机转子属于大型高速旋转体,其中转子槽楔又是旋转体中强度相对薄弱的环节。

由于转子绕组槽楔设计不合理或强度不足而导致的发电机转子绕组甩出铁芯槽的事故在国内外大型远洋船舶中屡见不鲜,因此对该发电机转子绕组槽楔结构强度进行可靠设计和精确计算是非常必要的[1-3]。

1船用发电机转子槽楔强度计算前提条件为保证船用发电机转子槽楔强度计算安全可靠,笔者综合考虑了如下计算条件,认为按此条件进行计算可保证计算结果偏于安全。

一是按发电机转速在超速即1.25倍额定转速n N下计算。

二是假设转子绕组端部及附属绝缘(结构)件均无强度只计质量。

三是考虑发电机发生突然短路状况。

四是考虑发电机快速起停影响因素。

2转子绕组槽楔强度计算当发电机正常工作时,槽楔及铁芯槽口受到绕组离心力的作用。

转子槽楔及铁芯槽部图形尺寸(见图1)。

2.1建立铁芯槽口及槽楔力学模型1)现沿轴向截取长度为1mm截面体进行受力分析。

假设槽内(含槽楔部分)全部由铜材料填充并只计质量不计强度,这样计算结果偏安全(见图2)。

槽内质量之离心力F1全部作用于铁芯槽口肩部A-A截面并受剪切应力。

2)沿轴向截取1mm单位截面进行受力分析。

假设槽内(不含槽楔部分)全部由铜材料填充并只计质量不计强度。

槽内质量之离心力F2取值等于F1,这样计算结果偏安全,并且F2作用于槽楔B-B截面受剪切应力,C-C截面受弯曲正应力(见图3)。

某型船用发电机转子槽楔强度设计计算孟永奇1,路巧琴2收稿日期:2013-10-15;修回日期:2014-01-19作者简介:孟永奇(1971-),男,山西永济人,工程师,主要从事船用机电设备的质量监督研究,E-ma il:myq9791@s 。

(1.海军装备部,山西太原030027;2.中船重工电机科技有限责任公司,山西太原030027)文章编号:1674-9146(2014)02-0094-02图1转子槽楔及铁芯槽部尺寸图:mm图2铁芯槽口部位受力模型简图图3槽楔受力模型简图. All Rights Reserved.2.2铁芯槽口及槽楔强度计算1)对图2中A -A 截面进行剪切强度计算,公式为F 1=mrω2,(1)ω=1.25ωn ,(2)ωn =2π·n 60,(3)m =V ·ρ,(4)V =L 1×L 4+L 5()-L 2-L 3()2×L 5[]×1.(5)式中:F 1为槽内单位长度填充物离心力;m 为填充质量;r 为填充物在转子上质心半径;ω为计算角速度;ωn 为额定角速度;n 为额定转速;V 为分离体填充物体积;ρ为填充材料密度。

发电机转子锥度摘要：一、发电机转子锥度的概念与作用二、发电机转子锥度的影响因素三、发电机转子锥度的检测与调整方法四、提高发电机转子锥度可靠性的措施正文：一、发电机转子锥度的概念与作用发电机转子锥度是指转子轴向尺寸从电机端到风扇端的逐渐减小，形成的一种锥形结构。

它对于发电机的运行稳定性和性能起着至关重要的作用。

合适的转子锥度可以提高发电机的运行效率、减小振动和噪音，延长设备使用寿命。

二、发电机转子锥度的影响因素1.设计参数：发电机的设计参数，如转子直径、长度和材料等，直接影响转子锥度的合理性。

2.加工精度：加工过程中，刀具的磨损、加工误差等因素可能导致转子锥度发生变化。

3.运行工况：发电机在不同的运行工况下，如负载、转速等，转子锥度可能发生一定程度的改变。

4.温度：发电机运行过程中，温度变化会影响材料的热膨胀系数，从而影响转子锥度。

三、发电机转子锥度的检测与调整方法1.检测方法：通过测量发电机转子轴向尺寸，计算转子锥度。

常用的检测工具包括直尺、卡尺和测微仪等。

2.调整方法：针对检测出的转子锥度偏差，可以采用以下方法进行调整：（1）机械加工：通过对转子进行重新加工，修正锥度偏差。

（2）热处理：通过对转子进行热处理，改变材料的热膨胀系数，从而调整转子锥度。

（3）装配调整：在发电机装配过程中，通过调整轴承间隙、端盖紧固等方法，减小转子锥度偏差。

四、提高发电机转子锥度可靠性的措施1.优化设计：合理选择发电机的设计参数，确保转子锥度在合适的范围内。

2.提高加工精度：采用高精度的加工设备，减小加工误差。

3.严格控制运行工况：避免发电机在非正常工况下长时间运行，减小转子锥度的变化。

4.定期检测与维护：定期对发电机进行检测，发现转子锥度偏差及时调整，确保发电机运行稳定。