發電機轉子

2022-10-05 22:36:04 字數 4905 閱讀 5179

轉子由轉軸、繞組及端部絕緣固定件、阻尼系統、護環、中心環、風扇、聯軸器和集電環裝配等構成。本體直徑φ1130mm,本體長6250mm,轉子總長12165mm,軸徑直徑500mm,軸承中心距10400mm,重量47.5噸。

1)轉軸。

轉軸由高強度高導磁的鉻鎳鉬釩整體合金鍛鋼製成。轉軸本體設有32個嵌線槽。為有效提高材料利用率,轉子嵌線槽採用開口半梯形(即槽上半部是開口平行槽,下半部是梯形槽),以增大槽內導體截面,降低轉子銅耗。

為削弱氣隙磁通和轉子軛部磁通在近磁極中心部分飽和,轉子1、2號線圈槽均向極中心偏置,並減小了1號線圈匝數和槽的深度,這樣有利於改善發電機的電壓波形。

為了使轉子的磁極方向和極間方向的剛度均衡,轉軸本體每極表面(大齒)上開設了22個橫向槽。在勵端軸柄處對稱設有2個轉子引線槽,為均衡剛度在其中心線的垂直位置上亦對稱開設2個均衡槽。此外,在轉軸本體磁極(大齒)表面和相鄰的小齒上還設有供動平衡用的平衡螺栓孔。

轉軸本體磁極(大齒)表面上設有阻尼槽,本體兩端面均開設有4個供轉子繞組端部通風的軸向通風槽。

轉子橫向槽

轉子繞組端部通風的軸向通風槽

2)轉子繞組。

轉子繞組由線圈、槽內絕緣及固定件、端部絕緣及固定件和引出線等組成。轉子線圈採用高強度精拉含銀銅排製造。轉子每極下共有8個線圈,其中1號線圈為6匝、2—8號線圈為8匝.每匝導體由上下兩根銅排組成。

每個線圈由2段直線部分、2段圓弧部分和4個圓角部分組成,各部分均單獨加工製造後經中頻感應釺焊成一體。因此,線圈整體具有良好的尺寸和形狀。嵌線前每匝線圈預先焊接組成c形線圈,嵌線時再將所有線圈串聯起來,其中相鄰線圈之間由勵端的過橋線相連線。

轉子繞組端部

端部繞組側面圖

轉子繞組通風孔

2.1線圈結構

2.1.1直線部分。

按照槽形採用梯形和矩形斷面兩種銅排,每台機有9種不同斷面線規尺寸。除線圈底匝外,其他各匝沿槽部有5mm×55mm均布雙排通風孔,間距73mm,共71-78對。線匝兩端開有通風直槽和45度斜槽通風孔。

為使通風孔對齊,避免堵塞,應嚴格按圖加工。

2.1.2端部圓弧部分。汽、勵兩端圓弧銅排採用矩形斷面凹型排,兩凹型排扣在一起中間便形成通風道,風道中間用擋風塊隔開,其側面開有進風口。

2.1.3 90度彎角部分。

採用較厚的矩形斷面銅排,彎製成90度,銑成所需要彎角厚度,然後銑通風槽,使整個線圈形成風道。為了於直線部分梯形斷面銅排相連線,一組彎角需要加工出相應的梯形斷面。

2.1.4直線匝間絕緣條。

採用0.4mm單面打磨三聚氫胺玻璃布板,沖孔後用酚醛丁氰橡膠貼上在銑孔後的線圈銅排上,經熱壓與線圈成為一體。為了便於焊接,直線兩端300-500mm長的絕緣墊條不粘接。

2.2線圈加工工藝流程

2.2.1直線部分。

選料、平直-組合、打標記-精下料-銑通風孔-銑通風槽-銑45度斜孔-頂匝倒角-底匝線加工-線匝砂光、打毛刺-銑兩端坡口接頭-貼上、墊壓匝間絕緣墊條-組合、透孔檢查-轉焊接工序

2.2.2端部圓弧部分。

選料、下料-加工勵端半圓弧-端魚尾接頭-勵端過度線斜面、平面加工-組合、打標記-滾弧成型-焊磨擋風塊-組合、整形-銑兩端魚尾接頭-銑軸向通風孔-焊、磨勵端三角墊塊-組合、轉焊接工序。

2.2.3 90度彎角加工。

下料-威彎90度彎-退火-復型-銑上、下平面-銑通風槽頂匝倒角-壓弧-打標記-組合、整型-銑兩端魚尾接頭-銑直線端梯形斷面-銑坡口接頭-組合、轉焊接工序。

2.2.4線圈焊接成型。圓弧部分與彎角部分焊接線圈端部-表面清理-端部復型-直線與端部焊接成c型線圈-粘包直線兩端絕緣-線圈包紮-轉嵌線工序。

2.3主要加工工藝

2.3.1直線銅排通風孔。通風孔加工是在車專用銑孔機上完成的。該裝置用作做加工不同寬度和厚度銅排的通風孔,並可連續完成一排通風孔的加工。

2.3.2直線銅排長度控制。首先將平直後的一組線匝按順序排列在組合架上,組合後用c型夾子夾緊成組進行平頭,精下料,以保證一組線圈各匝銅排長度一致。

2.3.3匝間墊條壓制。

直線線匝上的絕緣墊條是整根絕緣經沖孔後直接貼上並熱壓**圈銅排上。由於線匝銑孔公差和墊條沖孔公差,在沿通風孔長度方向不可避免地對不齊,在這種情況允許將絕緣墊條剪斷後對接。絕緣墊條壓制的溫度和保溫時間應充分保證壓制後絕緣不開裂。

不可以將絕緣墊條先貼上在銅排上使墊條與銅排共同銑孔,這樣會使銑銅排的細微銅末散落在絕緣墊條上,從而造成轉子線圈匝間短路。

2.3.4端部圓弧成型。

端部弧部加工關鍵一是要保證圓弧半徑,二是要保證圓弧的弧長及弦長。線匝的圓弧是在專用滾弧機上每次單根滾弧成型。一組線圈各匝銅排滾弧後再在胎具上進行組合整形,然後在銑床上成組加工兩段魚尾接頭。

轉子線圈槽內主絕緣採用高強度f級絕緣模壓槽襯。線圈匝間絕緣採用線性膨脹係數接近銅導體的f級三聚氰胺玻璃布板墊條,並與銅排粘接固定。轉子線圈槽內固定由槽楔、楔下墊條和槽底墊條構成。

槽底墊條粘放在槽襯底部,防止在徑向壓緊線圈時槽襯遭受機械損傷。楔下墊條置放在槽楔和轉子線圈頂匝之間,通過實配楔下墊條的厚度使線圈和槽楔間有合理的填充。

轉子槽楔由高強度鋁合金製成,端頭槽楔由鈹銅合金鍛件製成。轉子楔下墊條和槽底墊條由高強度f級環氧玻璃布板製成。為適應發電機調峰執行工況,在轉子槽襯和楔下墊條與線圈銅掉接觸面上均粘有滑移層,以減少線圈軸向熱脹冷縮時的磨檫阻力。

轉子線圈端部用高強度f級環氧玻璃布板製成的橫、順軸墊塊相互間隔開,通過實配墊塊厚度使其相互間緊固。線圈端部匝間絕緣亦採用與線圈直線部分相同的f級三聚氰胺玻璃布板墊條。在最外線圈端部外側設有絕緣環和中心環使線圈兩端軸向定位。

線圈端部徑向由套裝的護環及護環下絕緣套筒定位,絕緣端環和護環下絕緣套間均採用高強度f級環氧玻璃絕緣材料製成。為適應發電機調峰執行,護環下絕緣套筒與線圈端部銅排接觸面亦粘有滑移層。同時,在絕緣端環上設定了軸向彈性結構,可使線圈端部能整體軸向伸縮。

轉子槽楔

轉子槽楔通風孔

導電螺釘

導電螺釘在轉子的位置

轉子引出線由j型引線、徑向導電螺釘和軸嚮導電桿構成。j型引線的—端與1號線圈端部底匝銅排連線,另一端通過轉軸軸柄上的引線槽引至徑向導電螺釘處。徑向導電螺釘將j型引線與轉軸中心孔內的軸嚮導電桿連線在一起,而軸嚮導電桿通過中心孔一直延伸至轉子勵端聯軸器的端麵,並與集電環裝配的小軸聯軸器端麵的導電杆相接,從而構成發電機的轉子勵磁電路。

j型引線

轉子引出線

勵端聯軸器的端麵

j型引線與1號線圈彈性連線結構

轉子引出線中的徑向導電螺釘和軸嚮導電桿均由高強度鋯銅合金鍛件製成。轉子引出線中,j型引線與1號線圈連線處及軸嚮導電桿中間位置均設定了由高強度含銀銅片製成的彈性連線結構,用以消除機械疲勞和熱膨脹對轉子引出線結構的影響。徑向導電螺釘與轉軸伸向孔間設有可靠的絕緣和密封氫氣結構。

3)轉子護環。

轉子護環由高強度無磁性合金鍛鋼製成。轉子護環的前端熱套在轉子本體端部,後端與中心環熱套在一起。當轉子按規定超速時,護環與轉子本體和中心環之間仍有足夠的配合公盈。

同時,在護環與轉子本體和中心環的配合處均設有環鍵,用以防止軸向位移。

4)轉子阻尼系統。

本型發電機轉子每極表面(大齒)上開設有兩個阻尼槽,槽內置放通長的阻尼銅條,並採用非磁性鋼阻尼槽楔,從而使感應電流能順利通過極表面上的橫向槽,避免在橫向槽周圍形成過熱點。同時,轉子線圈槽楔採用了對感應電流遮蔽效果良好的鋁合金,並在各段槽楔間採用連線塊搭接,使感應電流能順利通過各段槽楔間的接縫處,防止了在槽楔接縫處的齒部形成過熱點。此外,與護環接觸的端頭槽楔採用熱態導電性能良好的鈹銅合金,使護環能與端頭槽楔接觸良好,並通過端頭槽楔將各阻尼銅條,各線圈槽內槽楔併聯在—起,形成了可靠的籠式轉子阻尼系統。

5)轉子通風系統。

轉子採用氣隙取氣徑向斜流式通風系統(見圖2-11)。轉子繞組線圈槽內部分具有軸向排列的雙排斜流通風孔,並沿軸向分成與定子對應的11個進出風區。在進風區,經槽楔上迎風方向的風斗將氣隙中的氫氣匯入,並經楔下墊條上開設的風孔分別進入線圈上的雙排通風孔中。

然後,每排通風孔中的氫氣各成一路徑向斜流通向線圈底匝,再由底匝徑向斜流通往相鄰的兩個出風區。在出風區,氫氣經槽楔上風斗排到氣隙中,從而構成了轉子繞組「氣隙取氣、一斗兩路、徑向斜流」的氫內冷通風系統。

轉子繞組線圈端部採用兩路通風冷卻。在繞組端部開設的分隔高壓風區內,氫氣由線圈端部直線段側面的兩排通風孔匯入。然後,其中一排風孔內的氫氣通過線圈上開設的軸向通風槽流向轉子本體端部出風區,並經槽楔上風斗排到氣隙中。

另—排風孔中的氫氣通過線圈上開設的周向通風槽流過線圈四角和圓弧部分,並在圓弧部分中間位置設定的出風孔排入到繞組端部的低壓風區內,再從轉子本體兩端磁極(大齒)表面上開設的軸向通風槽排到氣隙中。

6)風扇。

在轉子兩端護環外側裝設有單級漿式風扇,用以驅動發電機內的氫氣迴圈冷卻發電機。轉子風扇由風扇座環和風扇葉片組成。風扇座環由高強度合金鍛鋼製成,並熱套在轉軸上。

風扇葉片由高強度鋁合金鍛成,並按規定的扭轉角固定在風扇座環上。

表2-3 風扇尺寸

轉子帶風葉

轉子不帶風葉

7)轉子聯軸器。

轉子汽、勵兩端軸頭處各設有與汽輪機和集電環裝配的小軸連線的聯軸器。聯軸器由高強度鉻鎳鉬釩合金鍛鋼製成。聯軸器與轉軸間採用過盈配合。

為防止聯軸器與轉軸之間發生相對轉動,在聯軸器和轉軸配合處配裝了周向均布的軸向圓錐形定位鍵。因此,聯軸器在具有足夠強度和剛度的同時,又能傳遞最嚴重工況下的轉矩。聯軸器上設有周向均布的用於連線的銷孔和用於轉子動平衡的平衡螺釘孔。

(7)集電環及隔音罩刷架裝配

集電環裝配由裝配在小軸上的集電環、集電環下絕緣套筒、風扇、導電螺釘和導電杆等組成,並通過小軸端部聯軸器與發電機轉子連線.小軸採用高強度的鉻鎳鉬釩整體合金鍛鋼製成,軸上設有裝配導電杆的中心孔,並在端部設有與發電機轉子聯接的聯軸器。集電環採用50mn鍛鋼製成,其外圓表面設有螺旋散熱溝,軸向沿圓周分布有斜向通風孔。風扇為離心式,風扇座環採用鉻鎳鉬合金鍛鋼製成,風葉採用硬鋁合金製成,鉚接在風扇座環上。

導電螺釘和導電杆採用鋯銅鍛件製成,每個集電環的兩側各設定1個導電螺釘,集電環通過兩側的導電螺釘與中心孔內的導電杆相連,而導電杆在中心孔內一直延伸到小軸聯軸器端麵,並與發電機勵端聯軸器端麵處的導電杆把合連線,從而構成勵磁電路。集電環下絕緣套筒和導電杆絕緣套筒,以及填充用的絕緣墊塊均為f級絕緣材料。

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