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汽輪發電機(steam turbine generator)是指用汽輪機驅動的發電機。由鍋爐產生的過熱蒸汽進入汽輪機內膨脹做功,使葉片轉動而帶動發電機發電,做功后的廢汽經凝汽器、循環水泵、凝結水泵、給水加熱裝置等送回鍋爐循環使用。發電機是將機械能轉變為電能的電機,通常由汽輪機、水輪機或內燃機驅動。發電機分直流發電機和交流發電機兩大類,后者又可分為同步發電機和異步發電機。
異步發電機運行時與其他同步發電機并聯,或并接相當數量的電容器。直流發電機有換向器,結構復雜,價格較貴,易出故障,維修困難,效率也不如交流發電機。故自20世紀50年代以后,直流發電機逐漸為交流電源經功率半導體整流獲得的直流電所取代。
汽輪發電機是由汽輪機作原動機拖動轉子旋轉,利用電磁感應原理把機械能轉換成電能的發電設備。發電機轉子繞組內通入直流電流后,便建立轉子磁場,這個磁場稱主磁場,它隨著汽輪發電機轉子旋轉。其磁通自轉子的一個磁極出來,經過空氣隙、定子鐵芯、空氣隙,再進入轉子另一個相鄰磁極,從而構成主磁通回路。由于發電機轉子隨著汽輪機轉動,發電機磁極旋轉一周,主磁極的磁力線被裝在定子鐵芯內的u、v、w三相繞組(導線)依次切割,根據電磁感應定律,在定子三相繞組內感應出相位不同的三相交變電動勢。
火力發電廠或核能發電廠的汽輪發電機皆采用臥式結構,發電機與汽輪機、勵磁機等配套組成同軸運轉的汽輪發電機組。汽輪發電機基本的組成部件是定子、轉子、勵磁系統和冷卻系統。定子鐵芯。定子鐵芯是構成磁路并固定定子繞組的重要部件,通常由0.5mm或3.5mm厚、導磁性能良好的冷軋硅鋼片疊壓而成。大型汽輪發電機的定子鐵芯尺寸很大,硅鋼片沖成扇形,再用多片拼裝成圓形。
中、小型汽輪發電機的定子線棒均為實心線棒,而大型汽輪發電機由于散熱的需要,多采用內部冷卻的線棒,譬如由若干實心線棒和可通水的空心線棒并聯組成。機座及端蓋。機座的作用是支撐和固定發電機定子鐵芯。機座一般用鋼板焊接而成,有足夠的強度和剛度,并能滿足通風散熱的要求。端蓋的作用是將發電機本體的兩端封蓋起來,并與機座、定子鐵芯和轉子一起構成發電機內部完整的通風系統。
繞組股線故障主要是股線短路故障,多發生在電負荷大,定子繞組承受較大的電、熱以及機械應力的大型發電機中。定子線棒通常由多根股線組合而成,股間有絕緣,并需進行換位。在運行中,若發生嚴重的繞組振動,則可能損壞股線問的絕緣,導致股線問短路而產生電弧放電,進而侵蝕和熔化其他股線,破壞定子線棒的主絕緣,可能發生接地故障或相間短路故障。另外,當繞組振動過大時,也會引起槽口等處的定子線棒股線問的絕緣疲勞斷裂,從而導致電弧放電。
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