CN212875498U

CN212875498U - 适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构

Info

Publication number: CN212875498U
Application number: CN202022030660.8U
Authority: CN
Inventors: 钱昌东; 周光厚
Original assignee: Dongfang Electric Machinery Co Ltd DEC
Current assignee: Dongfang Electric Machinery Co Ltd DEC
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2021-04-02
Anticipated expiration: 2030-09-16

Abstract

本实用新型属于水力发电设备技术领域，具体涉及适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构，在凸极转子的磁极凸面上，沿转子轴向方向并排设置有若干根条形阻尼，和在凸极转子的磁极沿转子轴向方向、用于缠绕励磁绕组的两个的侧边设置的阻尼侧板或者若干根同样沿转子轴向方向的条形阻尼，以及在凸极转子的磁极两个端面上环形设置的阻尼环；且所述阻尼环与所述磁极凸面的条形阻尼、以及凸极转子的磁极侧边的阻尼侧板或条形阻尼连通构成导电回路。

Description

适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构

技术领域

本实用新型属于水力发电设备技术领域，具体涉及适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构。

背景技术

水轮发电机转子是水轮发电机的转动部件，转子由转轴、支架、磁轭、磁极、集电装置等组成，用以产生磁场、变换能量和传递转矩，磁极的励磁电流由直流励磁机或整流式励磁装置通过集电装置供给，而转子的结构型式主要由支架所确定。

水轮发电机转子磁极是产生磁场的部件。由磁极铁芯、线圈、托板、阻尼绕组等零部件组成。其中阻尼绕组部件由阻尼条、阻尼环和连接片组成。作为水轮发电机的转子磁极，每个磁极就有一套阻尼绕组部件。

其中阻尼绕组的连接片，是用于两个磁极之间的阻尼绕组部件的连接。作为公知技术，两阻尼绕组之间的连接方式，主要有跨转子磁极的阻尼环外连接和通过转子磁轭的阻尼内连接两种。现有的技术方案中，水轮发电机磁极的极间阻尼连接片，传统上都采用跨磁极的阻尼环外连接的结构方式。这种方式虽然能为发电机提供很好的机电性能，但由于在结构上采用了悬空的连接方式，极间阻尼连接片在运行时会遭遇各种强力的作用，例如高转速下的离心力、短路冲击故障时的电动力等，长期运行往往会发生多种损伤，给电机的稳定运行造成不可估量的风险，业界对此颇为重视，取消之声也不乏于耳。

为此，业界又提出经由转子磁轭的位置来对各磁极阻尼绕组作连接的内连接方式来解决这一问题，但是内连接的结构较为复杂，连接方式所采用的各导电模块之间的接触连接会造成接触电阻过大，电阻值难以确定，长期运行可导致性能下降，因此，经由磁轭的阻尼内连接方式所产生的电磁作用，明显低于第一种方式，而且它的阻尼性能也会因为接触电阻的日渐增大而衰减，阻尼绕组电流通过磁轭形成的电流回路，也会给转子磁轭造成区域过热，从而影响到电机的机械性能。因此，业界对该种结构的采用也是持谨慎态度。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提出一种取消各转子磁极阻尼绕组之间的连接，同时又能保证发电机转子磁极输出磁场的稳定性，使发电机在无转子极间阻尼连接时也能降低端部电压电流的冲击，确保发电机长期可靠运行的阻尼绕组结构设计方案。

具体通过以下技术方案实现：

适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构，其特征在于：包括转子磁极凸面阻尼和转子磁极侧向阻尼；所述转子磁极凸面阻尼，即传统阻尼绕组部分，是在转子的磁极凸面上，沿转子轴向方向并排设置的若干根条形阻尼；所述转子磁极侧向阻尼，则是在转子磁极缠绕励磁绕组的两个侧边、沿转子轴向方向设置若干同样沿转子轴向方向的条形阻尼或者阻尼侧板；且所述转子磁极凸面阻尼和转子磁极侧向阻尼通过位于转子磁极两个端面上设置的阻尼环进行连接构成导电回路；在该阻尼绕组结构中，励磁绕组侧的阻尼条或阻尼板，即转子磁极侧向阻尼的导电体是关键部件，该阻尼部件与转子磁极凸面阻尼通过阻尼环连成一个整体，该转子磁极侧向阻尼的形状不限，可以是条状、板状等，只要能形成导电回路即可，其放置位置不限，可以位于励磁绕组上侧、左右侧，转子磁极两侧的上端、下端等，只要位于转子磁极励磁绕组侧即可，该阻尼绕组结构可以取消跨接各转子磁极阻尼绕组之间的连接片。

具体的，在转子磁极凸面的外表面、沿转子轴向方向上开设有若干条用于埋设所述条形阻尼的阻尼槽，即设置在凸极转子的磁极凸面的条形阻尼为外连接形式，可以从转子的外侧直接观察到磁极凸面上的条形阻尼。

或者，所述转子磁极凸面阻尼采用预埋的方式设置在转子磁极内、朝向转子转轴的一面，即设置在凸极转子的磁极凸面的条形阻尼为内连接形式。

优选地，设置在凸极转子的磁极凸面上的条形阻尼为等间距设置。

进一步的，在转子磁极缠绕励磁绕组的两个侧边、沿转子轴向方向设置的为一个形状、尺寸与转子磁极侧边对应的阻尼侧板；

或者，在转子磁极缠绕励磁绕组的两个侧边、沿转子轴向方向设置的为两根并排的条形阻尼。

优选地，所述转子磁极缠绕励磁绕组的两个侧边外表面、沿转子轴向方向开设有用于安装阻尼侧板的安装槽，或者用于设置条形阻尼的阻尼槽，即设置在凸极转子的磁极侧边设置的阻尼侧板或条形阻尼为外连接形式。

或者，所述在凸极转子的磁极沿转子轴向方向、用于缠绕励磁绕组的两个的侧边设置的阻尼侧板或条形阻尼均采用预埋的方式设置在磁极的内侧面，即设置在凸极转子的磁极侧边设置的阻尼侧板或条形阻尼为内连接形式。

现有技术方案中传统的水轮发电机阻尼绕组外连接结构，只有转子磁极凸面阻尼绕组结构部分（即转子磁极凸面阻尼），和位于转子磁极两端的阻尼环，此二者组成一个整体，通过阻尼绕组连接片与相邻磁极的阻尼绕组进行导电连接，此即跨磁极阻尼环外连接形式，该极间阻尼连接片的电阻值会影响xq"⁄xd"的比值，这个比值很重要，因为它会影响突然短路、瞬态失步等工况下故障电流脉振幅值以及不对称短路时开路相的电压，在采用跨磁极阻尼环外连接时，连接片电阻值很小，因此xq"⁄xd"的比值也较小，一般xq"⁄xd" =0.98 ~ 1.1，两相短路的开路相不会产生过电压，但跨磁极部分的悬空连接方式在机械性能上的薄弱问题却始终无法解决。而阻尼绕组磁轭内连接的结构，也是只有传统的转子磁极凸面阻尼绕组结构部分，和位于转子磁极两端的阻尼环，因为取消了跨接各转子磁极阻尼绕组之间的连接片，没有了连接受损的机械问题，但仍须经由磁轭部位来对各磁极阻尼绕组进行导电连接，其内连接方式结构复杂，加之接触电阻的不确定，可能会造成xq"的逐渐增加，一旦出现xq"⁄xd" > 1.3以后就可能引起发电机的短路过电压。

与现有技术方案相比，本实用新型的这种技术方案，虽然保留了传统的转子磁极凸面阻尼和阻尼环结构，但由于取消了跨转子磁极阻尼绕组之间的连接，彻底解决了如跨磁极外连接时的机械受损问题，由于增加了转子磁极侧向阻尼绕组结构，解决了如磁轭内连接时可能导致短路过电压的问题，从而保证了发电机机电性能的稳定性，确保了发电机即使是在恶劣环境下也能够长期可靠地运行。

附图说明

本实用新型的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：

图1为本实用新型一种基本方案的结构示意图；

图2为本实用新型一种优选方案的结构示意图；

图3为本实用新型另一种优选方案的结构示意图；

图4为本实用新型转子磁极在转子上的布置关系示意图；

图中：

1、转子磁极凸面阻尼；2、阻尼环；3、转子磁极侧向阻尼。

具体实施方式

下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本实用新型目的技术方案，需要说明的是，本实用新型要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。

实施例1

作为本实用新型一种基本的实施方案，如图1所示，提供了一种适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构，包括转子磁极凸面阻尼1和转子磁极侧向阻尼3；所述转子磁极凸面阻尼1，即传统阻尼绕组部分，是在转子的磁极凸面上，沿转子轴向方向并排设置的若干根条形阻尼；所述转子磁极侧向阻尼3，则是在转子磁极缠绕励磁绕组的两个侧边、沿转子轴向方向设置若干同样沿转子轴向方向的条形阻尼或者阻尼侧板；且所述转子磁极凸面阻尼1和转子磁极侧向阻尼3通过位于转子磁极两个端面上设置的阻尼环2进行连接构成导电回路；在该阻尼绕组结构中，励磁绕组侧的阻尼条或阻尼板，即转子磁极侧向阻尼3的导电体是关键部件，该阻尼部件与转子磁极凸面阻尼1通过阻尼环2连成一个整体，该转子磁极侧向阻尼3的形状不限，可以是条状、板状等，只要能形成导电回路即可，其放置位置不限，可以位于励磁绕组上侧、左右侧，转子磁极两侧的上端、下端等，只要位于转子磁极励磁绕组侧即可，该阻尼绕组结构可以取消跨接各转子磁极阻尼绕组之间的连接片。

实施例2

作为本实用新型一种优选地技术方案，在上述实施例1技术方案的基础上，如图1和2，具体的，在转子磁极凸面的外表面、沿转子轴向方向上开设有若干条用于埋设所述条形阻尼的阻尼槽，即设置在凸极转子的磁极凸面的条形阻尼为外连接形式，可以从转子的外侧直接观察到磁极凸面上的条形阻尼。

或者，如图3，所述转子磁极凸面阻尼1采用预埋的方式设置在转子磁极内、朝向转子转轴的一面，即设置在凸极转子的磁极凸面的条形阻尼为内连接形式。

优选地，如图1，设置在凸极转子的磁极凸面上的条形阻尼为等间距设置。

进一步的，如图3，在转子磁极缠绕励磁绕组的两个侧边、沿转子轴向方向设置的为一个形状、尺寸与转子磁极侧边对应的阻尼侧板；

或者，如图2，在转子磁极缠绕励磁绕组的两个侧边、沿转子轴向方向设置的为两根并排的条形阻尼。

传统的水轮发电机阻尼绕组外连接结构，只有转子磁极凸面阻尼1绕组结构部分（即转子磁极凸面阻尼1），和位于转子磁极两端的阻尼环2，此二者组成一个整体，通过阻尼绕组连接片与相邻磁极的阻尼绕组进行导电连接，此即跨磁极阻尼环2外连接形式，该极间阻尼连接片的电阻值会影响xq"⁄xd"的比值，这个比值很重要，因为它会影响突然短路、瞬态失步等工况下故障电流脉振幅值以及不对称短路时开路相的电压，在采用跨磁极阻尼环2外连接时，连接片电阻值很小，因此xq"⁄xd"的比值也较小，一般xq"⁄xd" = 0.98 ~1.1，两相短路的开路相不会产生过电压，但跨磁极部分的悬空连接方式在机械性能上的薄弱问题却始终无法解决。而阻尼绕组磁轭内连接的结构，也是只有传统的转子磁极凸面阻尼1绕组结构部分，和位于转子磁极两端的阻尼环2，因为取消了跨接各转子磁极阻尼绕组之间的连接片，没有了连接受损的机械问题，但仍须经由磁轭部位来对各磁极阻尼绕组进行导电连接，其内连接方式结构复杂，加之接触电阻的不确定，可能会造成xq"的逐渐增加，一旦出现xq"⁄xd" > 1.3以后就可能引起发电机的短路过电压。

与传统的水轮发电机阻尼绕组外连接结构相比，本实施例的这种技术方案，虽然保留了传统的转子磁极凸面阻尼1和阻尼环2结构，但由于取消了跨转子磁极阻尼绕组之间的连接，彻底解决了如跨磁极外连接时的机械受损问题，由于增加了转子磁极侧向阻尼3绕组结构，解决了如磁轭内连接时可能导致短路过电压的问题，从而保证了发电机机电性能的稳定性，确保了发电机即使是在恶劣环境下也能够长期可靠地运行。

Claims

1.适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构，其特征在于：包括转子磁极凸面阻尼（1）和转子磁极侧向阻尼（3）；所述转子磁极凸面阻尼（1），是在转子的磁极凸面上，沿转子轴向方向并排设置的若干根条形阻尼；所述转子磁极侧向阻尼（3），则是在转子磁极缠绕励磁绕组的两个侧边、沿转子轴向方向设置若干同样沿转子轴向方向的条形阻尼或者阻尼侧板；且所述转子磁极凸面阻尼（1）和转子磁极侧向阻尼（3）通过位于转子磁极两个端面上设置的阻尼环（2）进行连接构成导电回路。

2.如权利要求1所述的适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构，其特征在于：在转子磁极凸面的外表面、沿转子轴向方向上开设有若干条用于埋设所述条形阻尼的阻尼槽，即设置在凸极转子的磁极凸面的条形阻尼为外连接形式，可以从转子的外侧直接观察到磁极凸面上的条形阻尼。

3.如权利要求1所述的适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构，其特征在于：所述转子磁极凸面阻尼（1）采用预埋的方式设置在转子磁极内、朝向转子转轴的一面，即设置在凸极转子的磁极凸面的条形阻尼为内连接形式。

4.如权利要求1、2或3所述的适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构，其特征在于：设置在凸极转子的磁极凸面上的条形阻尼为等间距设置。

5.如权利要求1所述的适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构，其特征在于：在转子磁极缠绕励磁绕组的两个侧边、沿转子轴向方向设置的为一个形状、尺寸与转子磁极侧边对应的阻尼侧板。

6.如权利要求1所述的适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构，其特征在于：在转子磁极缠绕励磁绕组的两个侧边、沿转子轴向方向设置的为两根并排的条形阻尼。

7.如权利要求1、5或6所述的适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构，其特征在于：所述转子磁极缠绕励磁绕组的两个侧边外表面、沿转子轴向方向开设有用于安装阻尼侧板的安装槽，或者用于设置条形阻尼的阻尼槽，即设置在凸极转子的磁极侧边设置的阻尼侧板或条形阻尼为外连接形式。

8.如权利要求1、5或6所述的适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构，其特征在于：在凸极转子的磁极沿转子轴向方向、用于缠绕励磁绕组的两个的侧边设置的所述阻尼侧板或条形阻尼均采用预埋的方式设置在磁极的内侧面，即设置在凸极转子的磁极侧边设置的阻尼侧板或条形阻尼为内连接形式。