【广材网选材百科】汽轮发电机是指用汽轮机驱动的发电机。由锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电机发电，做功后的废汽经凝汽器、循环水泵、凝结水泵、给水加热装置等送回锅炉循环使用。下面广材小编给大家介绍直流发电机、电动机原理以及直流电机的结构，大家不妨来了解一下吧。
什么是汽轮发电机
发电机是将机械能转变为电能的电机，通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。发电机分直流发电机和交流发电机两大类，后者又可分为同步发电机和异步发电机。现代电厂中最常用的是同步发电机。它由直流电流励磁，既能提供有功功率，也能提供无功功率，可满足各种负载的需要。异步发电机没有独立的励磁绕组，其结构简单，操作方便，但不能向负载提供无功功率。因此，异步发电机运行时必须与其他同步发电机并联，或并接相当数量的电容器。直流发电机有换向器，结构复杂，价格较贵，易出故障，维修困难，效率也不如交流发电机。故自20世纪50年代以后，直流发电机逐渐为交流电源经功率半导体整流获得的直流电所取代。
汽轮发电机是与汽轮机配套的发电机 。其转速通常为3000转/分（频率为50赫兹）或3600转/分（频率为60赫兹）。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风磨耗，转子直径一般较小，长度较大（即细长转子）。这种细长转子使大型高速汽轮发电机的转子尺寸受到限制。20世纪70年代以后，汽轮发电机的最大容量达130～150万千瓦。
汽轮发电机是同步发电机的一种，它是由汽轮机作原动机拖动转子旋转，利用电磁感应原理把机械能转换成电能的电气设备，主要运用于火力发电厂或核能发电厂。
由于汽轮发电机在设计、安装和运行方面的诸多原因，汽轮发电机的故障具有潜伏性，时常会造成在实际生产过程中运行机组的故障发生率居高不下。对汽轮发电机的状态监测和故障诊断，目的是在故障初始阶段检查出汽轮发电机存在的缺陷，有计划地安排机组检修，避免重大事故的发生。同时，延长其平均无故障时间和缩短平均修理时间，减少停机，降低维修费用，提高发电设备的设备利用率。
汽轮发电机的结构
火力发电厂或核能发电厂的汽轮发电机皆采用卧式结构，如图1所示，发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组。汽轮发电机最基本的组成部件是定子、转子、励磁系统和冷却系统。
定子：
1、定子铁芯。定子铁芯是构成磁路并固定定子绕组的重要部件，通常由0.5mm或3.5mm厚、导磁性能良好的冷轧硅钢片叠压而成。大型汽轮发电机的定子铁芯尺寸很大，硅钢片冲成扇形，再用多片拼装成圆形。
2、定子绕组。定子绕组嵌放在定子铁芯内圆的定子槽中，分三相布置，互成120°角度，以保证转子旋转时在三相定子绕组中产生互成120°相位差的电动势。每个槽内放有上下两组绝缘导体(亦称线棒)，每个线棒分为直线部分(置于铁芯槽内)和两个端接部分。直线部分是切割磁力线并产生感应电动势的导体有效边，线棒端接部分则起到连接作用，把相关线棒按照一定的规律连接起来，构成发电机的定子三相绕组。中、小型汽轮发电机的定子线棒均为实心线棒，而大型汽轮发电机由于散热的需要，多采用内部冷却的线棒，譬如由若干实心线棒和可通水的空心线棒并联组成。
3、机座及端盖。机座的作用是支撑和固定发电机定子铁芯。机座一般用钢板焊接而成，必须有足够的强度和刚度，并能满足通风散热的要求。端盖的作用是将发电机本体的两端封盖起来，并与机座、定子铁芯和转子一起构成发电机内部完整的通风系统。
转子：
1、转子铁芯。发电机转子本体采用高强度、导磁性能良好的合金钢加工而成。沿转子本体表面轴向铣出用于放置励磁绕组的凹槽。槽的排列方式一般为辐射式，槽与槽之间的部分为齿，俗称小齿。未加工的部分通称大齿，大齿作为磁极的极身，是主磁通必经之路。
2、励磁绕组。励磁绕组为若干个线圈组成的同心式绕组，线圈则用矩形扁铜线绕制而成。励磁绕组放在槽内后，绕组的直线部分用槽楔压紧，端部径向固定采用护环，轴向固定采用云母块和中心环。励磁绕组的引出线经导电杆连接到集电环上，再经过电刷引出。
3、护环和中心环。汽轮发电机转速很高，励磁绕组端部承受很大的离心力，所以要用护环和中心环来紧固。护环把励磁绕组端部套紧，使绕组端部不发生径向位移和变形；中心环用以支持护环，并防止端部的轴向移动。
4、集电环。集电环分为正、负两个集电环，由坚硬耐磨的合金锻钢制成，装于发电机转子的励磁端外侧。正、负两个集电环分别通过引线接到励磁绕组的两端，并借电刷装置引至发电机励磁系统上。
5、风扇。风扇装于发电机转子的两端，用以加快气体在定子铁芯和转子部分的循环，提高冷却效果。
冷却系统：
发电机运行时，其内部产生的各种损耗会转化为热能，引起发电机发热。尤其是大型汽轮发电机，因其结构细长，中部热量不易散发，发热问题更显得严重。如果发电机温度过高，会直接影响绝缘的使用寿命，因此冷却对于大型汽轮发电机是非常重要的问题。
励磁系统：
励磁系统的主要作用是：
1、发电机正常运转时，按主机负荷情况供给和自动调节励磁电流，以维持一定的端电压和无功功率的输出。
2、发电机并列运行时，使无功功率分配合理。
3、当系统发生突然短路故障时，能对发电机进行强励，以提高系统运行的稳定性。短路故障切除后，使电压迅速恢复正常。
4、当发电机负荷突减时，能进行强行减磁，以防止电压过分升高。
5、发电机发生内部故障，如匝间短路或转子发生两点接地故障时，能够对发电机自动减磁或灭磁。
汽轮发电机的工作原理
汽轮发电机是由汽轮机作原动机拖动转子旋转，利用电磁感应原理把机械能转换成电能的发电设备。发电机转子绕组内通入直流电流后，便建立转子磁场，这个磁场称主磁场，它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个磁极出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙，再进入转子另一个相邻磁极，从而构成主磁通回路。由于发电机转子随着汽轮机转动，发电机磁极旋转一周，主磁极的磁力线被装在定子铁芯内的u、v、w三相绕组(导线)依次切割，根据电磁感应定律，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势。
假设汽轮发电机转子具有一对磁极(即一个N极、一个S极)，当汽轮发电机转子与汽轮机转子同轴高速旋转时，如汽轮机以3000转/分旋转时，这样发电机转子以50周/秒的恒速旋转，磁极极性也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次，同时在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50赫兹的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组末端(即中性点)连在一起接地，而将发电机定子三相绕组的首端引出线与用电设备连接，就会有电流流过，这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程。
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