CN118694050A - 一种模压空冷汽轮发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发电设备领域，具体地涉及一种模压空冷汽轮发电机。该一种模压空冷汽轮发电机包括：定子，包括机座、安装在机座内的铁芯、以及安装在铁芯上的模压半线圈，模压半线圈为实心导线；转子，包括为空心导线的转子线圈；轴流风扇，布置在机座的两端，并且配置成向定子和转子吹送冷空气，冷空气从模压半线圈的表面流过，并且从转子线圈的内孔中流过。本发明一种模压空冷汽轮发电机通过设置定子空外冷、转子空内冷，能够有效带走发电机内的热量，降低发电机的温升。
Description
技术领域
本发明涉及发电设备领域，具体地涉及一种模压空冷汽轮发电机。
背景技术
汽轮发电机是指用汽轮机驱动的发电机。由锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电机发电，做功后的废汽经凝汽器、循环水泵、凝结水泵、给水加热装置等送回锅炉循环使用。汽轮发电机是由汽轮机作原动机拖动转子旋转，利用电磁感应原理把机械能转换成电能的发电设备。发电机转子绕组内通入直流电流后，便建立转子磁场，这个磁场称主磁场，它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个磁极出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙，再进入转子另一个相邻磁极，从而构成主磁通回路。由于发电机转子随着汽轮机转动，发电机磁极旋转一周，主磁极的磁力线被装在定子铁芯内的三相绕组(导线)依次切割，根据电磁感应定律，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势。
定子半线圈是发电机的关键部件，也是发电机发热主要部件之一。定子半线圈主要包括整浸定子半线圈和模压定子半线圈两种。其中，模压定子半线圈的绝缘厚度远高于整浸定子半线圈的绝缘厚度，导致模压定子半线圈散热困难，发电功率难以增大。
因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
为了改善或解决现有技术中装配模压定子半线圈的汽轮发电机散热困难的技术问题，本发明提供了一种模压空冷汽轮发电机。所述一种模压空冷汽轮发电机包括：定子，包括机座、安装在所述机座内的铁芯、以及安装在所述铁芯上的模压半线圈，所述模压半线圈为实心导线；转子，包括为空心导线的转子线圈；轴流风扇，布置在所述机座的两端，并且配置成向所述定子和所述转子吹送冷空气，所述冷空气从所述模压半线圈的表面流过，并且从所述转子线圈的内孔中流过。
在本发明一种模压空冷汽轮发电机中，包括定子、转子和轴流风扇。其中，定子线圈为实心导线，冷空气从定子线圈表面流过；转子线圈为空心导线，冷空气从内孔流过；轴流风扇等量大，效率高，冷却效果好，能够有效避免热点的形成。通过上述的设置，本发明一种模压空冷汽轮发电机通过设置定子空外冷、转子空内冷，能够有效带走发电机内的热量，降低发电机的温升。
在上述一种模压空冷汽轮发电机的优选技术方案中，所述转子线圈的材料为银铜合金。通过上述的设置，铜银合金材料抗蠕变能力强，能够使转子线圈在长时间运行中保持稳定的形状和性能。
在上述一种模压空冷汽轮发电机的优选技术方案中，在所述铁芯上开设有若干沿所述铁芯的长度方向延伸的嵌设槽；所述模压半线圈包括多个相互绝缘的线圈，每个所述线圈包括分别布置在不同所述嵌设槽内的上层线棒和下层线棒；所述上层线棒和所述下层线棒均包括埋入所述嵌设槽内的直线部分和位于所述直线部分两端的端部。通过上述的设置，这种双层叠绕组能够较为方便的进行制造加工及绝缘。
在上述一种模压空冷汽轮发电机的优选技术方案中，所述端部倾斜地向所述机座延伸并形成第一仰角，所述第一仰角为30°。通过上述的设置，线圈端部距铁芯端部和机座端盖的距离适中，杂散损耗较小，能够降低附加损耗。
在上述一种模压空冷汽轮发电机的优选技术方案中，所述上层线棒和所述下层线棒均包括两排导线，每排所述导线设置有m根，每根所述导线上均形成有S弯，所述S弯的弯曲深度比所述导线的宽度大0.5mm；相邻所述导线上S弯之间的距离a＝Lt/(2m-1)，其中Lt为铁芯长度。通过上述的设置，导线布置有两排，能够降低挤流附加损耗(由于模压半线圈受交变磁场的作用，因而半线圈中除了流过负载电流外，还有附加电流。其中一部分附加电流是导线内局部流通的涡流，它使交流电阻增加，由此增加定子铜耗，该部分损耗称挤流附加损耗)；控制S弯的弯曲深度和相邻S弯之间的距离，能够避免导线在嵌线过程中出现绝缘损伤。
在上述一种模压空冷汽轮发电机的优选技术方案中，每根所述导线具有两个所述S弯，两个所述S弯之间的距离LS＝ma。通过上述的设置，控制每根线的S弯间隔，能够进一步的避免导线在嵌线过程中出现绝缘损伤。
在上述一种模压空冷汽轮发电机的优选技术方案中，在所述下层线棒上包覆有主绝缘层；所述下层线棒包括汽端下层线棒和励端下层线棒，所述汽端下层线棒的端部包括与所述直线部分相连的第一渐开线部分、与所述第一渐开线部分相连的第一连接部、以及与所述第一连接部相连的第一端头；所述主绝缘层包覆至所述第一端头，并且截止于所述第一端头上靠近所述第一连接部的30mm处。
在上述一种模压空冷汽轮发电机的优选技术方案中，所述励端下层线棒的端部包括与所述直线部分相连的第二渐开线部分、与所述第二渐开线部分相连的第二连接部、以及与所述第二连接部相连的第二端头；所述主绝缘层包覆至所述第二端头，并且截止于所述第二端头上靠近所述第二连接部的60mm处。
在上述一种模压空冷汽轮发电机的优选技术方案中，在所述上层线棒上包覆有主绝缘层；所述上层线棒的端部包括与所述直线部分相连的第三渐开线部分、与所述第三渐开线部分相连的第三连接部、以及与所述第三连接部相连的第三端头；所述主绝缘层包覆至所述第三端头，并且截止于所述第三端头上靠近所述第三连接部的40mm处。
附图说明
下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：
图1是本发明一种模压空冷汽轮发电机中模压半线圈的主视图。
图2是本发明一种模压空冷汽轮发电机中模压半线圈导线换位图。
图3是本发明一种模压空冷汽轮发电机中导线在A-A处的截面图。
图4是本发明一种模压空冷汽轮发电机中导线在B-B处的截面图。
图5是图1中C向的示意图。
图6是本发明一种模压空冷汽轮发电机中第二端头在主绝缘层后的尺寸的示意图。
附图标记列表：1、汽端下层线棒；11、第一渐开线部分；12、第一连接部；13、第一端头；2、励端下层线棒；21、第二渐开线部分；22、第二连接部；23、第二端头；3、上层线棒；31、第三渐开线部分；32、第三连接部；33、第三端头；4、换位绝缘；5、排间绝缘。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了改善或解决现有技术中装配模压定子半线圈的汽轮发电机散热困难的技术问题，本发明提供了一种模压空冷汽轮发电机。该一种模压空冷汽轮发电机包括：定子，包括机座、安装在机座内的铁芯、以及安装在铁芯上的模压半线圈，模压半线圈为实心导线；转子，包括为空心导线的转子线圈；轴流风扇，布置在机座的两端，并且配置成向定子和转子吹送冷空气，冷空气从模压半线圈的表面流过，并且从转子线圈的内孔中流过。
图1是本发明一种模压空冷汽轮发电机中模压半线圈的主视图。如图1所示，在一种或多种实施例中，本发明一种模压空冷汽轮发电机包括定子、转子和轴流风扇。
继续参见图1，转子包括转轴和安装在转轴上的转子线圈。进一步的，转子线圈为空心导线。进一步的，转子线圈的材料为银铜合金。具体的，转子线圈的材料为CuAg0.1银铜。定子包括机座、安装在基座内的铁芯、以及安装在铁芯上的模压半线圈。具体的，机座的两端分别设置有一个用于支撑转子的轴承，轴承为可调心式滑动轴承。进一步的，轴流风扇布置在机座的两端，并且能够向定子和转子吹送冷空气。具体的，冷空气从模压半线圈的表面流过，并且从转子线圈的内孔中流过。
图2是本发明一种模压空冷汽轮发电机中模压半线圈导线换位图，图3是本发明一种模压空冷汽轮发电机中导线在A-A处的截面图，图4是本发明一种模压空冷汽轮发电机中导线在B-B处的截面图，图5是图1中C向的示意图。如图2至图5所示，模压半线圈采用双层叠绕组，Y接法。进一步的，在铁芯上开设有若干延铁芯的长度方向延伸的嵌设槽，嵌设槽延铁芯的周向并排布置。进一步的，为了易于制造加工及绝缘，模压半线圈包括多个相互绝缘的线圈，每个线圈包括分别布置在不同嵌设槽内的上层线棒3和下层线棒。上层线棒3和下层线棒均包括埋入嵌设槽内的直线部分和位于直线部分两端的端部。进一步的，端部伸出嵌设槽后分层上下两层，并成型一定的锥度。进一步的，为了避免漏磁通相对于铁芯端部结构件的距离过小，引起漏磁附加损耗增大，端部结构件过热，端部倾斜地向基座延伸并且形成第一仰角，第一仰角为30°，这样线圈端部距铁芯端部和机座端盖的距离适中，杂散损耗小。
继续参见图2至图5，由于定子线棒受交变磁场的作用，因而线棒中除了流过负载电流(源电流)I外，还有附加电流。附加电流有两部分：其中一部分是股线内局部流通的涡流，它使交流电阻增加，由此增加定子铜耗，该部分损耗称挤流附加损耗；另一部分是因线棒中的各股线在定子槽内和端部所处的磁位不同，所以各股线感应的电动势也不同，通过鼻端并联的接头短接后，在各股线间产生的环流，一般称为环流附加损耗。为了抑制环流附加损耗，需要对定子线棒内的导线进行换位。在一种或多种实施例中，上层线棒3和下层线棒均包括两排导线，每排导线设置有m根，每根导线上均形成有S弯，S弯的弯曲深度比导线的宽度大0.5mm；相邻导线上S弯之间的距离a＝Lt/(2m-1)，其中Lt为铁芯长度。具体的，一股导线有第一排最上面位置经第一个S弯到另一排，延伸到最下面为止，称180°换位，以此类推实现线棒编织。进一步的，一股导线上设置两个S弯，从而实现在嵌设槽内的360°换位。两个S弯之间的距离LS＝ma。示例性的，相邻导线上S弯之间的距离a＝43mm；铁芯长度Lt＝2795mm；导线根数m＝33。具体的，线棒编制时，先使m根导线中的每根导线端头相距为a，排齐加紧后再规定位置一次弯出A弯，再在相距a(m-1)处弯出第二个S弯，然后将m根导线端头对齐，分排依次编织，两排导线编制方法相同，再使两排合拢在一起，即成双排多股导线360°换位线棒，所有导线上的S弯都均匀分布在线棒的最上层和最下层，从直线部分的侧面看，每股导线都是倾斜的。进一步的，在换位导线上设置有换位绝缘4，在两排导线之间布置有排间绝缘5。
图6是本发明一种模压空冷汽轮发电机中第一端头在主绝缘层后的尺寸的示意图。如图5和图6所示，自采用环氧粉云母绝缘结构以来，随着线圈的硬度和刚度的较大提高，在嵌线过程中很难改变其形状，并容易造成绝缘损伤，因此需要严格控制线圈端部的形状和尺寸。端部形状虽称之为渐开线，但并非真正的理论渐开线，而是与理论渐开线形状相似的一条曲线，需要采取有效的设计计算方法才能准确的确定线圈端部的尺寸。在一种或多种实施例中，在下层线棒上包覆有主绝缘层。下层线棒包括汽端下层线棒1和励端下层线棒2。汽端下层线棒1的端部包括与直线部分相连的第一渐开线部分11、与第一渐开线部分11相连的第一连接部12、以及与第一连接部12相连的第一端头13。主绝缘层包覆至第一端头13并且继续向第一端头13延伸30mm，使得主绝缘层截止在第一端头13靠近第一连接部12的30mm处。进一步的，励端下层线棒2的端部包括与直线部分相连的第二渐开线部分21、与第二渐开线部分21相连的第二连接部22、以及与第二连接部22相连的第二端头23。主绝缘层包覆至第二端头23并且继续向第二端头23延伸60mm，使得主绝缘层截止在第二端头23靠近第二连接部22的60mm处。进一步的，在上层线棒3上也包覆有主绝缘层。上层线棒3的端部包括与直线部分相连的第三渐开线部分31、与第三渐开线部分31相连的第三连接部32、以及与第三连接部32相连的第三端头33。主绝缘层包覆至第三端头33并且继续向第三端头33延伸40mm，使得主绝缘层截止于第三端头33上靠近第三连接部32的40mm处。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种模压空冷汽轮发电机，其特征在于，包括：
定子，包括机座、安装在所述机座内的铁芯、以及安装在所述铁芯上的模压半线圈，所述模压半线圈为实心导线；
转子，包括为空心导线的转子线圈；
轴流风扇，布置在所述机座的两端，并且配置成向所述定子和所述转子吹送冷空气，所述冷空气从所述模压半线圈的表面流过，并且从所述转子线圈的内孔中流过。
2.根据权利要求1所述的一种模压空冷汽轮发电机，其特征在于，所述转子线圈的材料为银铜合金。
3.根据权利要求1所述的一种模压空冷汽轮发电机，其特征在于，在所述铁芯上开设有若干沿所述铁芯的长度方向延伸的嵌设槽；所述模压半线圈包括多个相互绝缘的线圈，每个所述线圈包括分别布置在不同所述嵌设槽内的上层线棒(3)和下层线棒；所述上层线棒(3)和所述下层线棒均包括埋入所述嵌设槽内的直线部分和位于所述直线部分两端的端部。
4.根据权利要求3所述的一种模压空冷汽轮发电机，其特征在于，所述端部倾斜地向所述机座延伸并形成第一仰角，所述第一仰角为30°。
5.根据权利要求3所述的一种模压空冷汽轮发电机，其特征在于，所述上层线棒(3)和所述下层线棒均包括两排导线，每排所述导线设置有m根，每根所述导线上均形成有S弯，所述S弯的弯曲深度比所述导线的宽度大0.5mm；相邻所述导线上S弯之间的距离a＝Lt/(2m-1)，其中Lt为铁芯长度。
6.根据权利要求5所述的一种模压空冷汽轮发电机，其特征在于，每根所述导线具有两个所述S弯，两个所述S弯之间的距离LS＝ma。
7.根据权利要求3所述的一种模压空冷汽轮发电机，其特征在于，在所述下层线棒上包覆有主绝缘层；所述下层线棒包括汽端下层线棒(1)和励端下层线棒(2)，所述汽端下层线棒(1)的端部包括与所述直线部分相连的第一渐开线部分(11)、与所述第一渐开线部分(11)相连的第一连接部(12)、以及与所述第一连接部(12)相连的第一端头(13)；所述主绝缘层包覆至所述第一端头(13)，并且截止于所述第一端头(13)上靠近所述第一连接部(12)的30mm处。
8.根据权利要求7所述的一种模压空冷汽轮发电机，其特征在于，所述励端下层线棒(2)的端部包括与所述直线部分相连的第二渐开线部分(21)、与所述第二渐开线部分(21)相连的第二连接部(22)、以及与所述第二连接部(22)相连的第二端头(23)；所述主绝缘层包覆至所述第二端头(23)，并且截止于所述第二端头(23)上靠近所述第二连接部(22)的60mm处。
9.根据权利要求3所述的一种模压空冷汽轮发电机，其特征在于，在所述上层线棒(3)上包覆有主绝缘层；所述上层线棒(3)的端部包括与所述直线部分相连的第三渐开线部分(31)、与所述第三渐开线部分(31)相连的第三连接部(32)、以及与所述第三连接部(32)相连的第三端头(33)；所述主绝缘层包覆至所述第三端头(33)，并且截止于所述第三端头(33)上靠近所述第三连接部(32)的40mm处。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |