|
發(fā)電電動機 |
Motor-Generator |
[本節(jié)為“抽水蓄能電站”欄目與“電動機系列”欄目共用] |
本節(jié)介紹的是用于抽水蓄能電站使用的立軸發(fā)電電動機。這種電動發(fā)電機與水輪發(fā)電機雖都是同步發(fā)電機,但它還可以作為電動機使用,稱為發(fā)電電動機或可逆電機。從基本結(jié)構(gòu)上看,發(fā)電電動機與普通水輪發(fā)電機相同,但發(fā)電電動機用的是高壓高速水輪機,故發(fā)電電動機的轉(zhuǎn)子極數(shù)要少些,較多采用12級或14極。我們以一個6對磁極每分鐘500轉(zhuǎn)的發(fā)電電動機模型為例來介紹其基本結(jié)構(gòu)。 |
發(fā)電電動機轉(zhuǎn)子 |
電動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子采用凸極式結(jié)構(gòu),磁極安裝在磁軛上,電動發(fā)電機有南北相間的12個磁極,每個磁極上都繞有勵磁線圈,見圖1 |

圖1--發(fā)電電動機轉(zhuǎn)子磁軛與磁極 |
由于磁極少,轉(zhuǎn)子直徑可以做得小,通過加長長度來達到同樣容量,小的直徑可避免高速旋轉(zhuǎn)離心力可能帶來的損壞。? ??
轉(zhuǎn)子磁軛安裝在轉(zhuǎn)子支架上,由上、下壓片固定。轉(zhuǎn)子支架與上端軸與下端軸連接在一起組成轉(zhuǎn)子的主軸,稱為三段軸形式。見圖2 |
 圖2--發(fā)電電動機轉(zhuǎn)子支架、上端軸、下端軸 |

|
|
轉(zhuǎn)子支架的多個支撐板在旋轉(zhuǎn)時起到離心風扇的作用,把空氣扇入磁軛的散熱通道。在轉(zhuǎn)子支架下方有制動環(huán),轉(zhuǎn)子支架兩端有螺孔用來安裝上端軸與下端軸。
上端軸的下端有法蘭用來與轉(zhuǎn)子支架上端連接。在軸上端安裝有集電環(huán),用來向磁極線圈供電。在軸身上有上導滑轉(zhuǎn)子,是安裝上導軸承的位置。
下端軸的上端有法蘭用來與轉(zhuǎn)子支架下端連接。軸的下端有法蘭用來與水輪機的法蘭連接。在軸身上有下導滑轉(zhuǎn)子與推力頭,采用推力頭兼下導滑轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),是安裝下導軸承與推力軸承的位置。
圖3是安裝好上端軸與下端軸的完整的轉(zhuǎn)子,上導軸承與下導軸承是限制軸的徑向運動,推力軸承是限制軸的軸向運動,推力軸承承擔發(fā)電機轉(zhuǎn)子重量與水輪機轉(zhuǎn)輪重量,還承擔轉(zhuǎn)輪所受的水力。 |
|
圖3--發(fā)電電動機轉(zhuǎn)子 |
發(fā)電電動機的定子 |
發(fā)電電動機定子鐵芯由導磁良好的硅鋼片疊成,在鐵芯內(nèi)圓均勻分布著許多槽,用來嵌放定子線圈,定子線圈嵌放在定子槽內(nèi),組成三相繞組,每相繞組由多個線圈組成,按一定規(guī)律排列,大型水輪發(fā)電機較多采用波繞法。圖2是電機定子與繞組的剖面示意圖。 |
 |
圖4--發(fā)電電動機的定子鐵芯與繞組 |
發(fā)電電動機的機座 |
機座是安裝電動發(fā)電機的定子的地方,機座四周有8個空氣冷卻器,把從定子流出的熱空氣降溫,冷卻后的空氣再返回機組散熱。圖5是機座剖面示意圖。 |
 圖5--發(fā)電電動機的機座與機架 |
在上機架中心有上導軸承油箱,是安裝上導軸承軸瓦的地方,油箱的油用來潤滑與冷卻軸承。
在下機架中心有推力軸承與下導軸承油箱,可安裝下導軸承軸瓦與推力軸承瓦。在下機架上有8個制動器,用來制動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),在檢修時可抬高轉(zhuǎn)子。
圖6是安裝在混凝土澆筑的機墩上的機座與機架,在機座中安裝了定子鐵芯與繞組。圖中有上機架,但在實際安裝中是吊裝轉(zhuǎn)子之后才能安裝上機架。  |
圖6--在機墩內(nèi)的機座與機架 |
發(fā)電電動機 |
電動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子安裝在上機架與下機架之間。圖7是安裝了轉(zhuǎn)子的發(fā)電電動機剖視圖,轉(zhuǎn)子插在定子中間,與定子有很小間隙,可以自由旋轉(zhuǎn)。
上導軸承安裝在上導軸承油箱內(nèi),軸承的軸瓦緊抱上導滑轉(zhuǎn)子,使上端軸處于機座中心位置。
下導軸承安裝在下機架中部的軸承油箱內(nèi),軸承的軸瓦緊抱下導滑轉(zhuǎn)子,使下端軸處于機座中心位置。在該軸承油箱內(nèi)還有推力軸承,由壓力頭與下面的多塊推力軸承瓦組成,推力軸承受轉(zhuǎn)子與水輪機轉(zhuǎn)輪的重量,還要承受水輪受到的水沖擊力等等。
實際的安裝過程是把發(fā)電電動機軸法蘭與水泵水輪機軸法蘭連接后,才對整個軸(電機軸與水輪機軸)上的3個導軸承與推力軸承進行調(diào)整。 |

|
圖7—發(fā)電電動機的機座與定子與轉(zhuǎn)子 |
圖8是發(fā)電電動機的剖視圖,在機墩上鋪有地板,該地板與電站機房地面為同一平面。在地板上安裝電刷裝置,為轉(zhuǎn)子集電環(huán)提供電源。 |
 |
圖8--發(fā)電電動機剖視圖 |
|
雖然普通同步電機可以作為發(fā)電機也可以作為電動機使用,但真要在這兩種功能時都能高效安全運行還是要專門設(shè)計與制造的,特別是大型發(fā)電電動機。
由于水泵水輪機在兩種工況下的旋轉(zhuǎn)方向是相反的,發(fā)電電動機也要適合雙向運轉(zhuǎn),除了兩種工況時對外的接線相序要切換,還要保證雙向運轉(zhuǎn)時的通風散熱與系統(tǒng)潤滑。
發(fā)電電動機運行在頻繁切換與啟動狀態(tài)、變化迅速,電流沖擊大,致使溫度變化大,特別是作為電動機啟動時,巨大的啟動電流造成溫度劇烈升高。頻繁的溫度大幅度變化會損壞機械結(jié)構(gòu)特別是破壞繞組絕緣,這是設(shè)計與制造時要考慮的。
大型電動機的啟動是復雜的,啟動形式是多樣的,不同的啟動形式結(jié)構(gòu)上也有區(qū)別,發(fā)電電動機的設(shè)計與制造要根據(jù)設(shè)計的啟動方式進行。
發(fā)電電動機運行在頻繁切換狀態(tài)、變化迅速,要求機械結(jié)構(gòu)經(jīng)得起沖擊,避免振動,防止疲勞。
總的說來,發(fā)電電動機的設(shè)計與制造比普通發(fā)電機與電動機的難度大,技術(shù)要求高。 |
|