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水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁軛
發(fā)布時間:2026-04-15  

根據(jù)水輪發(fā)電機容量大小和轉(zhuǎn)速高低,轉(zhuǎn)子磁鉅可分為兩大類:圓盤式磁鉅和疊片式磁。從水輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)發(fā)展看,1920年代初期,兩種結(jié)構(gòu)已基本定型,但隨著發(fā)電機容量的增大和材料的發(fā)展.不斷有所改進。

圓盤式磁軛具有轉(zhuǎn)子整體機械強度高、剛度好、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,它主要用于高轉(zhuǎn)速水輪發(fā)電機1940年代前已出現(xiàn)4種基本結(jié)構(gòu):

(1)與發(fā)電機為一體的整鍛式(或軸向分段)這種結(jié)構(gòu)在小型水輪發(fā)電機中應(yīng)用較廣,以后主要用于轉(zhuǎn)速大于600/min的高速水輪發(fā)電機中

(2)厚鋼板環(huán)或鍛鋼環(huán)用螺栓把緊,然后熱套在軸上的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)經(jīng)不斷改進、發(fā)展,在大型高速發(fā)電機中應(yīng)用很廣,一般用在400r/min以上;

(3)空心鍛鋼圓環(huán)與兩端短軸把合的結(jié)構(gòu)1940年代BBC公司制成的50MVA428min機即采用這種結(jié)構(gòu);

(4)兩端短軸與鍛鋼支架把合,鍛鋼磁圓環(huán)緊套在支架上或與支架把合的結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)1960年代前在歐洲應(yīng)用較廣。

疊片式轉(zhuǎn)子磁鉅是大中型水輪發(fā)電機中應(yīng)用最廣的一種結(jié)構(gòu)300r/min以下的大中型水輪發(fā)電機均采用這種結(jié)構(gòu),20世紀(jì)初在水輪發(fā)電機中就出現(xiàn)了疊片式轉(zhuǎn)子磁。例如,1924年美國GE公司為巴西制造的33MVA機,即為當(dāng)時典型的疊片磁結(jié)構(gòu),磁由扇形沖片堆疊而成,扇形沖片用軟鋼板沖成,用穿心螺桿把緊磁與轉(zhuǎn)子支架間用鍵連接采用最原始的浮動磁結(jié)構(gòu)(free-rimcomstruction),這種結(jié)構(gòu)使磁輒在離心力作用下的膨脹不會傳到轉(zhuǎn)子支架。另外磁鉅圓周還沖有許多方孔用于放置支撐轉(zhuǎn)子線圈的彈簧,這種結(jié)構(gòu)1950年代前在美國蘇聯(lián)都有采用的一種早期浮磁結(jié)構(gòu)。1930年代后,隨著設(shè)計技術(shù)的進步和沖片材料的不斷改進,扇形沖片的極限周速不斷提高1950年代初期達到127m/s,1960年代初達到152m/s。1960年代后磁結(jié)構(gòu)上有兩大發(fā)展一是為采用高強度鋼板如屈服強度達500MPa~600MPa的高強度鋼板,使磁鉅極限周速達到170m/s 以上;二是采用浮動磁鉅結(jié)構(gòu)(以日本歐美應(yīng)用最多)使磁在熱力和離心力的作用下保持均勻外漲,以保持磁鉅的圓度。伊泰普電站700MW機中采用的浮動磁輒結(jié)構(gòu),日本還采用一種“彈性鍵結(jié)構(gòu)”其保持磁扼圓度的效果也很好。

國內(nèi)抽水蓄能電站厚鋼板磁軛方式,有浮動和熱加墊的方式,浮動磁軛的設(shè)計一般考慮以下因素:

1.磁軛寬度與半徑的比有要求;主要是考核磁軛的機械剛度,防止磁軛在磁拉力作用下產(chǎn)生橢圓變形。通常這點很容易滿足。有些廠家用一個磁軛穩(wěn)定系數(shù)來衡量磁軛剛度,通常計算下來,這個系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于判定值,尤其是對整體磁軛圈而言。抽蓄磁軛的特點是為滿足高轉(zhuǎn)速應(yīng)力的要求,磁軛的徑向?qū)挾容^大(600mm-1000mm),且直徑較小。

2.組合鍵的使用,尤其是切向鍵的使用,保證圓心一致;

3.轉(zhuǎn)子支架的周向剛度高。不能用支臂式,只能是圓盤式;QX是圓盤式,且直臂非常粗,短,片寬與半徑的比非常大。轉(zhuǎn)子支架的周向剛度“要求”高,圓盤式轉(zhuǎn)子支架或厚板(大于200mm)支臂均可滿足要求

4.單獨支架的頻率要計算,不能與水力振動一樣?傊,浮動設(shè)計要求高些,打鍵方式可少考慮或不考慮以上因素。

抽蓄機組頻繁啟停,正反轉(zhuǎn)的特性,過盈配合的轉(zhuǎn)子支架及磁軛將收到較大壓縮、拉伸應(yīng)力的頻繁轉(zhuǎn)換,設(shè)計時須充分考慮疲勞應(yīng)力,這是其技術(shù)上難以克服的弱點。而浮動磁軛在靜態(tài)幾乎不受力(重力引起的應(yīng)力很。淇蛊诤托阅芫秃躱k了,至于在運行工況,磁軛過盈與否,應(yīng)力狀態(tài)幾乎一致的。關(guān)鍵是浮動磁軛要確保停止,及啟動中磁軛要同心伸縮,及軸系穩(wěn)定。

來源:抽水蓄能與儲能技術(shù)

(版權(quán)歸原作者或機構(gòu)所有)

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