1、1转子 由于大型汽轮发电机转速高,转子磁极表面线速度达150m/s以上,离心力很大,故转子直径不能过大,大型发电机转子都为细长型。转子圆周上没有凸出的磁极(不像三相发电机模型中的转子),转子铁芯是一个在圆周上开有一些槽的圆柱,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),称之为隐极式转子。在槽中嵌有励磁绕组,隐极式转子将励磁绕组分成多个线圈,便于安装与加固。 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。
2、2.定子 因为定子铁芯内的磁通是在不停的变化,为防止涡流损耗,定子铁芯采用多层硅钢片叠成,硅钢片涂绝缘漆相互绝缘。硅钢片导磁良好。为通风冷却定子铁芯分成多段,段间有缝隙实现径向通风。在定子铁芯的两端用压圈与穿心螺杆压紧定子铁芯,见下图。
3、3.机座 机座(机壳)由钢板卷制焊接而成,为确保刚度在壳内壁焊有多圈圆环筋与多条轴向筋。 本模型圆环筋较宽,为便于冷却气体流动,开有多个通气孔。在机座下方有发电机出线盒,发出的三相交流电从这里引出,见图12。安装好的机壳加端盖应有很好的气密性,以防止冷却介质泄露。
4、4. 电刷装置 转子的励磁电源连接到电刷,电刷与集电环紧密接触,励磁电流先通过电刷,再通过集电环到转子励磁绕组。 电刷由天然石墨制成,有很好的自润滑特性,导电良好,电刷通过刷辫接到励磁端子。电刷装在刷盒内,可自由上下移动,压簧把电刷压向集电环。 压簧采用恒压弹簧,在电刷整个行程中压力基本不变,恒压弹簧固定在弹簧夹上,弹簧夹上有楔形卡子,弹簧夹插在刷盒内,卡子进入卡孔就卡住了。 图16左图是压簧,右图是较新的电刷在刷盒的状态,中图是磨损较多的电刷(待换电刷)在刷盒的状态。 电刷装置安装在发电机的励端集电环的两侧。在转子两端还要安装转子上的风扇,为了使风扇的气流按照指定路径流动,必须安装上导风罩,见图18。
5、5.发电机整机 把机座两端的上半端盖(汽端上半端盖、励端上半端盖)安装好,发电机就组装好了,下图是汽轮发电机的剖视图、励端外观图、汽端外观图。
6、6.冷却系统 大型发电机产生的热量很大,必须有强有力的冷却措施,不同型号发电机的定子、转子、机座等主要结构基本一样,但冷却系统五花八门,也较复杂。 主要的冷却介质是氢气与水,也有用空气。氢气比空气的密度小很多、导热系数大很多;水与很大的比热容、导热系数大、价格低廉。冷却方式主要有: 全氢冷发电机,电机定子绕组、转子绕组、定子铁芯均用氢气冷却。 水氢冷发电机,电机定子绕组采用水内冷、转子绕组与定子铁芯用氢气冷却。 水水空发电机,电机定子绕组与转子绕组采用水内冷、定子铁芯用空气冷却。 水水氢发电机,电机定子绕组与转子绕组采用水内冷、定子铁芯用氢气冷却。 全水冷发电机,电机定子绕组与转子绕组采用水内冷、定子铁芯也用水冷却。 空冷发电机,电机定子绕组、转子绕组、定子铁芯均用空气冷却,仅用于中小型发电机。
7、7.传感器 除了上述的基本部件外,在定子、转子、绕组、轴承等部位分布着许多温度传感器;在一些部位还有压力传感器、振动传感器、位移传感器等,全面监视发电机的工作状态。
8、8.其他系统 在机外还配有发电机的励磁系统、冷却水的净化装置与循环装置、氢气的储存与控制装置、密封油的循环系统等。 实际的汽轮发电机构造非常复杂,有兴趣的请查阅相关技术资料。