CN205509766U - 一种老水轮发电机的励磁改进装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种老水轮发电机的励磁改进装置，发电机的主轴后端加装有与发电机主轴同轴连接的延伸轴，励磁机包括与发电机后端盖固定的壳体及套设在延伸轴上的转筒，励磁机电枢设置在转筒上，所述励磁机电枢的励磁机电枢绕组通过整流器与发电机转子励磁绕组电连接，所述励磁机还包括设置在壳体内且与励磁机电枢对应的励磁机定子，设置在励磁机定子上的励磁机励磁绕组与励磁调节器电连接。它有效地解决了现在普遍使用的小型水轮发电机其有刷励磁系统存在的碳刷容易磨损且碳粉影响电机绝缘性能、容易产生电火花、发电机故障率高的问题，具有很高的实用价值。

Description

一种老水轮发电机的励磁改进装置

技术领域

本实用新型涉及水轮发电机技术领域，特别涉及一种可以对小型有刷励磁水轮发电机等有刷励磁发电机进行无刷励磁改造的老水轮发电机的励磁改进装置。

背景技术

传统的小型水轮发电机的励磁系统主要采用电抗分流、副绕组整流、可控硅励磁和励磁机励磁四种励磁方式，这四种励磁系统都有一种如附图4所示的共性结构件——碳刷20和滑环21，利用转动的滑环和碳刷的动态接触，将励磁电流传递给发电机转子，用以产生发电机磁场。碳刷和滑环通过动态接触传递励磁电流，很容易磨损，产生电火花，若维护不及时，就会恶性循环，直接引起励磁系统故障而停机。同时，摩擦下来的碳粉会随发电机的风冷却系统进入发电机的内部，碳粉的导电性直接影响到发电机定、转子的绝缘性能，因碳粉沉积导致发电机绝缘损坏而引起事故也是小型发电机的常见事故之一。因此随着电机技术的发展，无刷励磁系统在交流同步水轮发电机中逐渐得到应用和推广，无刷励磁机因无滑动接触部分，维护简单，可靠性高，可长期连续运行而无需保养，更可贵的是无碳粉后遗症，因此，深受小型水电站的喜爱。然而，原来的有刷励磁水轮发电机，要改造成无刷励磁发电机，如果要整台发电机更新，费用很高，对本来就经济效益不高的小型电站来说，难以推广，而且这种现状还相当普遍。公开日为2013年12月28日，公开号为CN 203352378 U的中国专利文件公开了一种60MW无刷励磁汽轮发电机，它包括原动机、主发电机、旋转整流盘、励磁机和励磁调节器，所述的主发电机包括主发电机转子和主发电机定子，励磁机包括励磁机转子和励磁机定子，原动机与主发电机转子相连，主发电机转子与旋转整流盘连接，旋转整流盘还与励磁机转子相连，励磁机定子的输入连接励磁调节器，主发电机定子输出与负载相连。该结构的发电机设有多个通风通道和风扇，通风散热快，能够有效降低发电机组的机械损耗，延长使用寿命；旋转整流盘能够防止汽轮发电机转子失步或定子机端短路在转子励磁绕组内产生过电流，防止发电机由于电流过大而烧坏，还能防止旋转时由于离心力作用引起的破坏。但上述结构不适用于老式小型水轮发电机的励磁系统改造。

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决现有技术的小型水轮发电机采用有刷励磁系统，碳刷容易磨损且碳粉影响电机绝缘性能、容易产生电火花、发电机故障率高的问题，提供一种结构简单且可靠性高的老水轮发电机的励磁改进装置。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种老水轮发电机的励磁改进装置，用于小型水轮发电机有刷励磁系统的无刷改造，所述励磁改进装置包括设置在发电机后部的励磁机，所述发电机的主轴后端加装有与发电机主轴同轴连接的延伸轴，所述励磁机包括与发电机后端盖固定的壳体及套设在延伸轴上的转筒，励磁机电枢设置在转筒上，所述励磁机电枢的励磁机电枢绕组通过整流器与发电机转子励磁绕组电连接，所述励磁机还包括设置在壳体内且与励磁机电枢对应的励磁机定子，设置在励磁机定子上的励磁机励磁绕组与励磁调节器电连接。

本实用新型通过在原发电机的后端设置励磁机，在原发电机的主轴上加设延伸轴，将励磁机的电枢设置在延伸轴上，并将电枢绕组与原发电机的转子励磁绕组连接；而励磁机的定子通过励磁机外壳固定在原发电机的后端盖上，同时将设置在定子上的励磁机励磁绕组与励磁调节器连接。这样，当发电机转动时，主轴转动带动延伸轴及励磁机的电枢转动，励磁机的电枢绕组通过整流器为发电机的转子励磁绕组提供电压，使其产生磁场，发电机电枢绕组对外输出电能，由于励磁机的电枢绕组是随发电机转子一起转动的，因此，这种发电机的转子励磁方式没有碳刷及滑环，解决了碳刷和滑环通过动态接触传递励磁电流，碳刷容易磨损且碳粉影响电机绝缘性能、容易产生电火花、发电机故障率高的问题。

作为优选，整流器的输出端并联有过压保护电阻。

作为优选，所述的整流器为旋转整流器。

作为优选，励磁机的定子线槽内设有磁性槽楔，磁性槽楔与励磁机励磁绕组之间设有软垫条，软垫条与励磁机励磁绕组及磁性槽楔之间均设有粘接层；励磁机的电枢线槽内设有磁性槽楔，磁性槽楔与励磁机电枢绕组之间设有软垫条，软垫条与励磁机电枢绕组及磁性槽楔之间均设有粘接层。磁性槽楔是一种电机上使用的导磁槽楔。磁性槽楔有以下几个特点：一是节能，电机采用磁性槽楔减少了励磁电流，改善功率因数，效率提高；二是延长电机寿命，电机采用磁性槽楔，可降低铁芯损耗４０％以上，降低电机升温，减少电磁噪音和震动；三是降低启动转矩，由于磁性槽楔是导磁体，因此使电机的漏磁增强，启动转矩有所下降；四是安装简便，便于维修，磁性板槽楔适合于所有开口电机上使用，安装方法与竹制、环氧布板槽楔相同，修理时优于磁泥，可采取一次性整体退槽或破坏性退槽，残留物在槽中容易清理干净。另一方面，在磁通的作用下，磁性槽楔将受到一个双倍工频的电磁力拉作用，经过一定时间的振动，铁芯硅钢片将磁性槽楔的楔面磨损，而设置软垫条后电磁力拉作用变小，且软垫条使磁性槽楔不用很费力就可打入定子冲片内，便于生产；软垫条与励磁机励磁绕组及磁性槽楔通过浸漆等工艺使其一体粘接，可以强化绝缘，同时减少振动噪音。

作为优选，所述软垫条为环氧胶浸渍涤玻带。

作为优选，转筒靠近发电机后端盖一侧设有散热风叶。散热风叶用于励磁机的散热。

作为优选，延伸轴上设有键槽，延伸轴的后端面上设有固定板，转筒通过键槽与固定板与延伸轴固定连接；转筒的后端设有安装板，整流器固定在安装板上。

本实用新型的有益效果是：它有效地解决了现在普遍使用的小型水轮发电机其有刷励磁系统存在的碳刷容易磨损且碳粉影响电机绝缘性能、容易产生电火花、发电机故障率高的问题，本实用新型结构简单，改造成本低，维护简单，可靠性高；由于本实用新型的励磁机是靠电子调压板来控制磁场，因此调节灵敏度高、励磁电压稳定性好，具有很高的实用价值。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图；

图2是本实用新型的一种电路原理图；

图3是本实用新型定子线槽的一种局部结构示意图；

图4是现有发电机的一种局部结构示意图。

图中：1. 主轴，2.延伸轴，3.后端盖，4.壳体，5.转筒，6.励磁机电枢，7.励磁机电枢绕组，8.整流器，9.发电机转子励磁绕组，10.励磁机定子，11.励磁机励磁绕组，12.励磁调节器，13.过压保护电阻，14.磁性槽楔，15.软垫条，16.散热风叶，17.键槽，18. 固定板，19.安装板，20. 碳刷，21. 滑环，22. 发电机电枢绕组。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本实用新型技术方案的具体实施方式作进一步的说明。

实施例1

在如图1图2所示的实施例1中，一种老水轮发电机的励磁改进装置，用于小型水轮发电机有刷励磁系统的无刷改造，所述励磁改进装置包括设置在发电机后部的励磁机，所述发电机的主轴1后端加装有与发电机主轴同轴连接的延伸轴2，所述励磁机包括与发电机后端盖3固定的壳体4及套设在延伸轴上的转筒5，延伸轴上设有键槽17，延伸轴的后端面上设有固定板18，转筒通过键槽与固定板与延伸轴固定连接。励磁机电枢6设置在转筒上，转筒靠近发电机后端盖一侧设有散热风叶16，转筒的后端设有安装板19，整流器固定在安装板上。所述励磁机电枢的励磁机电枢绕组7通过整流器8与发电机转子励磁绕组9电连接，所述的整流器为旋转整流器，整流器的输出端并联有过压保护电阻13（见图2）。所述励磁机还包括设置在壳体内且与励磁机电枢对应的励磁机定子10，设置在励磁机定子上的励磁机励磁绕组11与励磁调节器12电连接。

实施例2

实施例2的励磁机的定子线槽内设有磁性槽楔14，磁性槽楔与励磁机励磁绕组之间设有软垫条15（见图3），所述软垫条为环氧胶浸渍涤玻带，软垫条与励磁机励磁绕组及磁性槽楔之间均设有粘接层，其余和实施例1相同。

实施例3

实施例3的励磁机的电枢线槽内设有磁性槽楔，磁性槽楔与励磁机电枢绕组之间设有软垫条，所述软垫条为环氧胶浸渍涤玻带，软垫条与励磁机电枢绕组及磁性槽楔之间均设有粘接层，其余和实施例1或实施例2相同。

本实用新型工作时，发电机主轴转动带动延伸轴及励磁机的电枢转动，励磁机的电枢绕组通过整流器为发电机的转子励磁绕组提供电压，使其产生磁场，发电机电枢绕组22对外输出电能，由于励磁机的电枢绕组是随发电机转子一起转动的，因此，这种发电机的转子励磁方式没有碳刷及滑环，解决了碳刷和滑环通过动态接触传递励磁电流，碳刷容易磨损且碳粉影响电机绝缘性能、容易产生电火花、发电机故障率高的问题。此外，通过励磁调节器可以精确调节励磁电流，从而确保励磁磁场稳定，提高发电机工作的稳定性。

除上述实施例外，在本实用新型的权利要求书及说明书所公开的范围内，本实用新型的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些本实用新型没有详细描述的实施例也应视为本实用新型的具体实施例而在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种老水轮发电机的励磁改进装置，用于小型水轮发电机有刷励磁系统的无刷改造，其特征是，所述励磁改进装置包括设置在发电机后部的励磁机，所述发电机的主轴（1）后端加装有与发电机主轴同轴连接的延伸轴（2），所述励磁机包括与发电机后端盖（3）固定的壳体（4）及套设在延伸轴上的转筒（5），励磁机电枢（6）设置在转筒上，所述励磁机电枢的励磁机电枢绕组（7）通过整流器（8）与发电机转子励磁绕组（9）电连接，所述励磁机还包括设置在壳体内且与励磁机电枢对应的励磁机定子（10），设置在励磁机定子上的励磁机励磁绕组（11）与励磁调节器（12）电连接。

2.根据权利要求1所述的老水轮发电机的励磁改进装置，其特征是：整流器的输出端并联有过压保护电阻（13）。

3.根据权利要求1所述的老水轮发电机的励磁改进装置，其特征是：所述的整流器为旋转整流器。

4.根据权利要求1所述的老水轮发电机的励磁改进装置，其特征是：励磁机的定子线槽内设有磁性槽楔（14），磁性槽楔与励磁机励磁绕组之间设有软垫条（15），软垫条与励磁机励磁绕组及磁性槽楔之间均设有粘接层。

5.根据权利要求1所述的老水轮发电机的励磁改进装置，其特征是：励磁机的电枢线槽内设有磁性槽楔，磁性槽楔与励磁机电枢绕组之间设有软垫条，软垫条与励磁机电枢绕组及磁性槽楔之间均设有粘接层。

6.根据权利要求4或5所述的老水轮发电机的励磁改进装置，其特征是：所述软垫条为环氧胶浸渍涤玻带。

7.根据权利要求1所述的老水轮发电机的励磁改进装置，其特征是：转筒靠近发电机后端盖一侧设有散热风叶（16）。

8.根据权利要求1所述的老水轮发电机的励磁改进装置，其特征是：延伸轴上设有键槽（17），延伸轴的后端面上设有固定板（18），转筒通过键槽与固定板与延伸轴固定连接。

9.根据权利要求1或2或3或4或5或7或8所述的老水轮发电机的励磁改进装置，其特征是：转筒的后端设有安装板（19），整流器固定在安装板上。