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【发电机的新技术介绍】目前,大中型交流有刷同步发电机滑环一般采用滑环座结构,滑环座热套于轴上,滑环轴向紧固于滑环座上,这种结构,轴向和径向尺寸相对较大,若用于尺寸相对紧张的电机中就难以适用;小型电机滑环一般采用套筒结构,励磁引线分别焊接于滑环上后引出,这种结构径向尺寸较小但轴向尺寸仍较大,在小型电机中应用广泛,并且存在发生接地故障的隐患。电子为了解决现有发电机滑环的滑环座结构在大中型交流有刷同步发电机中存在轴向和径向尺寸较大,难以适用于尺寸相对紧张的发电机的问题;而滑环的套筒结构轴向尺寸仍较大且在小型发电机中存在接地故障隐患的问题。为了解决上述问题提供了一种新型发电机滑环。采用如下技术方案实现包括其上设有绝缘层的滑环套筒和套固于滑环套筒上的内侧滑环、外侧滑环,滑环套筒上还套有内绝缘环、中绝缘环、外绝缘环,用套有绝缘套管的固定螺栓依次将内绝缘环、内侧滑环、中绝缘环、外侧滑环和外绝缘环轴向固定在滑环套筒上。还设有轴向穿过外绝缘环与外侧滑环连接的导电螺柱和其上套有绝缘套管且轴向依次穿过外绝缘环、外侧滑环、中绝缘环与内侧滑环连接的第二导电螺柱,励磁引线分别从导电螺柱、第二导电螺柱上引出。内绝缘环、内侧滑环、中绝缘环、外侧滑环和外绝缘环均热套于绝缘套管上,有效地降低了滑环装置的轴向和径向尺寸,便于安装和拆卸;绝缘环的设置能够使滑环之间轴向,并且增大了爬电距离增加了可靠性。
高速同步发电机:因大多数发电机与原动机同轴联动,火电厂都用高速汽轮机作原动机,汽轮发电机通常用高转速的2极电机,其转速达3000转/分(在电网频率为60赫时,为3600转/分)。核电站多用4极电机,转速为1500转/分(当电网频率为60赫时,为1800转/分)。为适应高速、高功率要求,高速同步发电机在结构上一是采用隐极式转子,二是设置专门的冷却系统。隐极式转子:外表呈圆柱形,在圆柱表面开槽以安放直流励磁绕组,并用金属槽楔固紧,使电机具有均匀的气隙。由于高速旋转时巨大的离心力,要求转子有很高的机械强度。隐极式转子一般由高强度合金钢整块锻成,槽形一般为开口形,以便安装励磁绕组。在每一个极距内约有1/3部分不开槽,形成大齿;其余部分的齿较窄,称做小齿。大齿中心即为转子磁极的中心。有时大齿也开一些较小的通风槽,但不嵌放绕组;有时还在嵌线槽底部铣出窄而浅的小槽作为通风槽。隐极式转子在转子本体轴向两端还装有金属的护环和中心环。护环是由高强度合金制成的厚壁圆筒,用以保护励磁绕组端部不至被巨大的离心力甩出;中心环用以防止绕组端部的轴向移动,并支撑护环。为了把励磁电流通入励磁绕组,在电机轴上还装有集电环和电刷。冷却系统:由于电机中能量损耗和电机的体积成正比,它的量级与电机线度量级的三次方成比例,而电机散热面的量级只是电机线度量级的二次方。当电机尺寸增大时(受材料限制,增大电机容量就得加大其尺寸),电机每单位表面上需要散发的热量就会增加,电机的温升将会提高。在高速汽轮发电机中,离心力将使转子表面和转子中心孔表面产生巨大的切向应力,转子直径越大,这种应力也越大。在锻件材料允许的应力极限范围内,2极汽轮发电机的转子本体直径不能超过1250毫米。大型汽轮发电机要增大单机容量,只有靠增加转子本体的长度(即用细长的转子)和提高电磁负荷来解决。转子长度可达8米,已接近极限。要继续提高单机容量,只能是提高电机的电磁负荷。这使大型汽轮发电机的发热和冷却问题变得特别突出。对于50000千瓦以下的汽轮发电机,多采用闭路空气冷却系统,用电机内的风扇吹拂发热部件降温。对于容量为5~60万千瓦的发电机,广泛使用氢冷。(纯度99%)的散热性能比空气好,用它来取代空气不仅散热效果好,可使电机的通风摩擦损耗大为降低,从而能显著提高发电机的效率。采用氢冷必须有防爆和防漏措施,这使电机结构更为复杂,也增加了电极材料的消耗和成本。还可采用液体介质冷却,例如水的相对冷却能力为空气的50倍,带走同样的热量,所需水的流量比空气小得多。在线圈里采用一部分空心导线,导线中通水冷却,就可以大大降低电机温升,延缓绝缘老化,增长电机寿命。
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