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《汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心設(shè)計(jì)和制造》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心的設(shè)計(jì)和制造一、定子鐵心中的物理現(xiàn)象：1、概述：汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心是電機(jī)中磁路的主要部分，與轉(zhuǎn)子不同的是，他要處于交變磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)隨電流的頻率而變化。在交變磁場(chǎng)中，鐵心將出損失能量，稱(chēng)為鐵損，鐵損占了電機(jī)能量損耗的25~30%。鐵損包括磁滯和渦流兩個(gè)分量損耗：qFE=α1+α2△t2其中α1——磁滯損耗α2△t2——渦流損耗系數(shù)α1、α2與頻率、材料及磁密有關(guān)。在采用特定磁密（如1.5T）和固定頻率（如50HZ）分析時(shí)，可以認(rèn)為都是只與材料有關(guān)的常數(shù)?！鱰表示與鐵片（硅鋼片）厚度有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)厚度由0.1增加到0.5mm時(shí)，損耗增加1
2、.4倍，厚度為1mm時(shí)增加到2.3倍。2、沖片：由前面的敘述可知，定子鐵心中的渦流與導(dǎo)磁材料的厚度有關(guān)，因此要把鐵心分成彼此絕緣的薄片。每片厚度0.5mm.。目前我國(guó)質(zhì)量最優(yōu)秀的無(wú)取向硅鋼片（各向同性）是武鋼生產(chǎn)的。在設(shè)計(jì)時(shí)除電機(jī)效率外，還要綜合考慮到成本和工藝因素，為了減少鐵心振動(dòng)，有意加大鐵心外徑和軛部尺寸，取相對(duì)低些的軛部磁密，并增大壓裝力。0.5mm厚的硅鋼片的剛度（E）是0.35mm厚硅鋼片的1.5倍，且價(jià)格較后者低，損耗僅高10%，因此一般選用0.5mm厚的硅鋼片沖片沖成后應(yīng)嚴(yán)格去毛，30MW以下電機(jī)毛刺應(yīng)控制在20μm以下，6MW、6KV
3、及以下電機(jī)可控制在30μm，（同電壓異步電機(jī)可控制在50μm以下）50MW電機(jī)毛刺應(yīng)控制在10μm以下。3、沖片絕緣沖片必須雙面涂覆高電阻的F級(jí)絕緣漆，單邊厚度約為4~8μm，用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法時(shí)，片間電阻≥106Ω/cm2,擊穿電壓≥10V汽輪發(fā)電機(jī)對(duì)沖片的絕緣要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的水輪發(fā)電機(jī)，更不要說(shuō)一般高壓異步電機(jī)，下面從理論上加以闡述。（1）正常運(yùn)行時(shí)的沖片絕緣鐵心沖片間絕緣的損壞造成片間的局部短路，短路點(diǎn)的溫度會(huì)升高，與其它類(lèi)型電機(jī)不同的是，這將引起嚴(yán)重故障，已有過(guò)機(jī)毀人亡的教訓(xùn)，所以不得不拆卸整個(gè)電機(jī)。當(dāng)沖片或槽口某兩片間出現(xiàn)短路時(shí)，根據(jù)右手螺旋法
4、則，磁通φ將在鐵心中感應(yīng)電勢(shì)，經(jīng)槽鋼焊縫、鋼片和短路B處形成回路。B點(diǎn)的直徑越小，穿過(guò)回路得磁通越大，短路電流也逾大。短路地帶溫度將局部升高，破壞片間絕緣，逐漸擴(kuò)展至全部疊片組厚度，一般不會(huì)漫延到被通風(fēng)槽隔開(kāi)的相鄰疊片組。但是足夠破壞被他灼燒的定子繞組的絕緣。現(xiàn)在你可以想到后果了吧？但我們不妨再來(lái)個(gè)定量分析。損壞了片間絕緣的短路處，相當(dāng)于只有一匝的變壓器次級(jí)繞組，這個(gè)“變壓器”的初級(jí)繞組就是汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子激磁磁勢(shì)AW0。與一般變壓器不同的是，他的大小與次級(jí)電流無(wú)關(guān)。每匝感應(yīng)電勢(shì)為：Eh0=4.44fBahjbp×10-8V短路造成回流Ih后：Eh=E
5、h0()=Eh0(1-)Fh是受損硅鋼片回流Ih的去磁作用，造成損耗：Qh=EhIh=Eh0Ih(1-)求極值得：Ihmax=即在最壞情況下，片間短路處要流過(guò)轉(zhuǎn)子磁勢(shì)一半的電流Qhm=kdE·f·bp·BδBj·δhj×10-11（2-5）通常kde=1.27；f=50赫茲；bp=5cm；Bj=15000高斯；Bδ=7800高斯對(duì)于這些數(shù)據(jù)Qhm=0.34δhj千瓦（2-6）即當(dāng)其他條件相同時(shí)，片間絕緣損壞處所能產(chǎn)生的最大損失與空氣隙鐵心軛高成正比。大家知道，只有汽輪發(fā)電機(jī)才有很大的空氣隙和很大的軛部徑向尺寸，在極數(shù)很少的條件下，容量增加時(shí)h值就顯然的
6、增長(zhǎng)。對(duì)于2KW左右的大型異步電動(dòng)機(jī)，空氣隙的數(shù)值近似δ=0.2cm和hj=10cm，得到Qhm=0.34×0.2×10=0.68kW對(duì)于中型汽輪發(fā)電機(jī)，應(yīng)該用δ=2.8cm和hj=30cm代入。這樣就得到最大的損失：Qhm=0.34×2.8×30=28.6kW因此，在汽輪發(fā)電機(jī)鐘，當(dāng)片間絕緣損壞時(shí)，損失要比其它的電機(jī)中大數(shù)十倍。電機(jī)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及制造過(guò)程中試驗(yàn)數(shù)據(jù)都指出，只有在汽輪發(fā)電機(jī)中才有可能發(fā)生和片間絕緣損壞有關(guān)的嚴(yán)重故障。在我國(guó)類(lèi)似事故發(fā)生過(guò)多起有機(jī)毀人亡的例子，凡遇到鐵心短路排除不了，制造廠家通常不敢怠慢，總是要求發(fā)電機(jī)全部拆開(kāi)。必須指出，在
7、工廠和電站中的鐵損試驗(yàn)，所得到的數(shù)值是和真實(shí)的情況不相同的。（1）非常運(yùn)行時(shí)的汽發(fā)鐵心與異步電機(jī)不同的是，后者是在三相基本平衡的狀態(tài)下運(yùn)行的，盡管前面我們說(shuō)過(guò)，即使在正常工況下，汽發(fā)鐵心短路引起的后果，也要比異步電機(jī)嚴(yán)重的多。盡管他們從表面結(jié)構(gòu)上看來(lái)那么相似。發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)條件又遠(yuǎn)比異步電機(jī)要惡劣得多。發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)如果近端發(fā)生短路（包括兩相短路、單相對(duì)地和對(duì)稱(chēng)、三相短路，其中兩相短路最?lèi)毫樱?，或者線路故障切除又自動(dòng)重合閘的沖擊，或誤同期等，均引起很大的過(guò)電流和轉(zhuǎn)矩，對(duì)電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度都是很?chē)?yán)峻的考驗(yàn)。電網(wǎng)也是一個(gè)振蕩系統(tǒng)，當(dāng)他的振蕩頻率與定子的自
8、振頻率合拍時(shí)，產(chǎn)生耦合振蕩（共振）。定子鐵心的振動(dòng)原因是多方面的，主要有基頻振動(dòng)和倍頻振動(dòng)，還
