[科普中国]-水轮发电机转子

简介

水轮发电机转子是水轮发电机的转动部件。转子由转轴、支架、磁轭、磁极、集电装置等组成，用以产生磁场、变换能量和传递转矩。磁极的励磁电流由直流励磁机或整流式励磁装置通过集电装置供给。转子的结构型式主要由支架所确定1。

转轴一端与水轮机主轴连接，用于传递扭矩2。正常运转时，立式水轮发电机转轴上的主要负荷有:额定转矩;机组转动部分重量和水推力产生的轴向力以及采用热套结构时的径向配合力。常用的有一根轴结构和分段轴结构。一根轴的结构简单、调整方便，适用于中、小容最量水轮发电机和大容量悬式水轮发电机。分段轴通常由上端轴、转子支架中心体和下端轴组成，上端轴和下端轴分别用螺栓与转子支架中心体连接，具有便于锻造、运输以及不需热套轮毂等优点，适用于中、低转速的大容量伞式水轮发电机。

支架连接磁轭和转轴的中间部件，正常运行时要承受扭矩、磁极和磁轭的重力矩、自身的离心力以及热打键径向配合力的作用。常用的结构型式有:与磁轭合一的转子支架，圆盘式转子支架。整体铸造转子支架;组合式转子支架3。

①与磁轭合一的转子支架由轮毂、轮辐和磁轭三部分组成，适用于转子飞逸周速不高于110m/s，定子铁芯外径较小的中、小容量水轮发电机。

②圆盘式转子支架由轮毂、上圆盘、下圆盘、撑板和立筋等组成，具有刚度大、传递转矩大及通风损耗小的优点，适用于定子铁芯外径为325~640 cm的中、低转速大、中容量水轮发电机。

③整体铸造转子支架适用于定子铁芯外径为410~640cm，转子飞逸周速为140m/s的高转速大容量水轮发电机。

④组合式转子支架由中心体和转子支臂组成，适用子定子铁芯外径大于640cm的大容量水轮发电机。

磁轭水轮发电机转子磁轭是发电机磁路的组成部分2，也是固定磁极的结构部件。正常运行时，磁轭受到转动扭矩、磁极及磁轭本身离心力的作用。小容量水轮发电机的转子磁轭可通过键或热套等方式与转轴连成整体;大、中容量水轮发电机的转子磁轭则通过支架与轮毂和转轴连成一体。磁轭由扇形冲片叠成，用拉紧螺杆紧固，外缘并有“T“尾槽、鸽尾槽或螺孔以固定磁极。磁轭与支架之间通常采用径向键或切向键楔紧的固定结构。

磁极水轮发电机转子磁极是产生磁场的部件。由磁极铁芯、线圈、托板、阻尼绕组等零部件组成2。

①磁极铁芯有实心和叠片两种结构。实心磁极采用锻钢或铸钢制成，具有机械强度高、阻尼性能好、异步起动力矩大、极靴表面损耗较大的特点，常用于高转速的水轮发电机。抽水蓄能电站发电电动机的转子，也有采用实心磁极的，以适应频繁起动和异步起动的要求。叠片磁极用1~1.5mm厚的钢板冲片叠成，用铆钉铆合或用拉紧螺杆紧固成整体。

②磁极线圈常用裸扁紫铜排绕成，匝间垫以多层环氧玻璃坯布，并用铜排热压成一体，是励磁绕组的组成部分。托板由环氧玻璃布板加工而成，用于承受线圈对地绝缘。

③阻尼绕组由阻尼条、阻尼环和连接片组成。阻尼条多用软质紫铜棒制成，镶嵌在磁极铁芯的阻尼条孔内，两端伸出与阻尼环连接，阻尼环用扁紫铜带弯成扇形段，每个磁极一段，固定在磁极上下两端，通过连接片将扇形段连成阻尼环。连接片由多层薄紫铜片制成，形似Ω，在机械力和热应力作用下可以产生补偿效果。连接片将相邻磁极的扇形段连成阻尼环，上、下阻尼环又通过阻尼条连接形成鼠笼状的阻尼绕组。

集电装置由集电环、电刷和刷架等组成。集电环固定在转轴上，经电缆或铜排与励磁绕组连接。电刷放在刷架内，刷架则固定在上机架或励磁机架内3。