CN104218715A - 大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是公开一种大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构。该结构包含端部压板、斜垫圈、固定螺母、固定螺栓、固定环板以及固定装置。端部压板位于转子绕组端部外侧，用于固定转子绕组端部；固定螺栓穿过端部压板及转子绕组上、下层线棒的交叉位置的空隙，用端部压板及固定环板将转子绕组固定在转子绕组内侧的固定装置上。固定装置为整圆组焊结构，对应于每层端部压板，固定装置上对应设置一个固定环板，且对应于每个端部压板，该层固定环板上开有通孔，使固定螺栓能够穿过固定环板固定在固定装置的内侧。该结构有效解决了转子绕组端部固定与防护问题，使机组能够安全稳定运行。
Description
技术领域：
本发明涉及水轮发电机技术领域，提供一种大型交流励磁发电电动机转子绕组端部固定结构。
背景技术：
抽水蓄能机组运行方式是抽水和发电，其在日间作发电机运行，补充电网调峰容量的不足；在夜间作电动机抽水蓄能，填充电网负荷的低谷，从而保证电网运行的安全可靠性和经济性。与常规水电机组相比，抽水蓄能机组具有较强的调频调相运行功能，且工况转换快速灵活，对稳定电网更为有效。
上世纪80年代，交流励磁电机开始在抽水蓄能机组中使用。相比于常规抽水蓄能发电电动机，交流励磁发电电动机的转子绕组采用三相双层绕组。机组运行时，转子绕组与变频器相连，通过三相交流电，实现机组转速连续调节。该类型机组具有自动跟踪电网频率变化，调整水泵-水轮机输入功率的功能，可以实现有功功率的快速调节，提高机组运行的稳定性，其已成为抽水蓄能甚至整个水电行业积极推进的产品。
交流励磁发电电动机转子绕组不仅要承受较大的径向离心力，还需承受转子绕组端部电动力、温升造成的轴向热应力等，因此，不仅要对转子绕组的端部固定予以高度重视，还需对转子绕组的端部通风重点关注，从而避免转子绕组发生端部径向机械变形、沿轴向热变形、沿端部走向热变形、下层线棒对上层线棒挤压变形等问题。
发明内容：
本发明目的是公开一种大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构，其具有结构简单、易于实现、通风良好、安全可靠等特点。
本发明的技术方案是：
一种大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构，其特征在于，该结构包含端部压板(1)、斜垫圈(2)、固定螺母(3)、固定螺栓(4)、固定环板(6)以及固定装置(7)。端部压板(1)位于转子绕组(5)端部外侧，用于固定转子绕组端部；固定螺栓(4)穿过端部压板(1)及转子绕组(5)上、下层线棒的交叉位置的空隙，用端部压板(1)及固定环板(6)将转子绕组(5)固定在转子绕组内侧的固定装置(7)上。
所述的大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构，端部压板(1)同时对转子绕组(5)端部上、下两个交叉位置进行固定，并在绕组端部沿轴向设置多层。端部压板(1)在圆周方向等距均匀分布，以满足转子绕组端部受力和通风冷却要求。
所述的大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构，端部压板(1)允许略微倾斜地压在转子绕组(5)端部上、下两个交叉位置上，以适应由于安装误差造成的上、下两个交叉位置径向高度的不同，这时用外侧固定螺母(3)下的斜垫圈(2)进行调整，使机组旋转时转子绕组(5)的径向离心力由固定螺栓(4)均匀承受。
所述的大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构，对应于每层端部压板(1)，固定装置(7)上对应设置一个固定环板(6)，且对应于每个端部压板(1)，该层固定环板上开有通孔，使固定螺栓(4)能够穿过固定环板固定在固定装置(7)的内侧，以使固定螺栓(4)具有足够的长度确保其柔度，从而适应转子绕组(5)在机组运行时沿轴向的热膨胀变形。
所述的大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构，转子绕组内侧的固定装置(7)为整圆组焊结构。
技术效果：
1)大型交流励磁发电电动机端部固定采用双压板结构，使转子绕组端部承受的离心力、电动力等径向力通过双压板传递到固定螺栓上，并有固定螺栓最终传递到固定装置上；通过具有适当柔度的固定螺栓受力发生的微小弹性变形承担转子绕组的热应力；通过外侧固定螺母下的斜垫圈补偿端部压板两端的转子绕组交叉位置的径向高度差，有效解决了转子绕组端部固定与防护问题，使机组能够安全可靠地运行。同时，该结构简单易行，利于转子绕组端部通风散热，便于观察检视。
2)转子绕组端部压板在圆周方向等距均匀分布，其在离心力作用下的径向位移均匀，使转子绕组受力均衡。该结构对机组运行时转子绕组轴向和径向热变形的限制小，有效防止转子绕组膨胀时对其主绝缘造成破坏。
附图说明：
图1：大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构正视图。
图2：大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构侧视图。
附图中部件标号说明：
1.端部压板；2.斜垫圈；3.固定螺母；4.固定螺栓；5.转子绕组；6.固定环板；7.固定装置
具体实施方式：
大型交流励磁发电电动机转子绕组采用类似于定子绕组的条式线棒，利用三相低频交流电源励磁。机组运行时，转子绕组端部除受径向离心力作用外，还承受了端部电动力以及温升变化造成的轴向热应力。在诸多应力作用下，转子绕组端部受力复杂，可能出现机械变形、热变形、线棒相互挤压变形等状况。因此，必须对转子绕组端部固定及防护予以高度重视。同时，由于转子为隐极型，其通风效果较凸极型差，因此转子绕组端部通风问题也成为关键问题之一。
本发明以上述两大技术难题为出发点，综合转子绕组端部固定防护与通风散热两方面知识，同时考虑加工制造、安装维护等工艺性，提出了一种适用于大型交流励磁发电电动机转子绕组端部固定与防护的双压板结构，如图1与图2所示。
由图1与图2可知，大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构包含端部压板1、斜垫圈2、固定螺母3、固定螺栓4、固定环板6以及固定装置7。端部压板1位于转子绕组5端部外侧，用于固定转子绕组端部；固定螺栓穿过端部压板及转子绕组上、下层线棒的交叉位置的空隙，用端部压板及固定环板将转子绕组固定在转子绕组内侧的固定装置上。在机组运行中，端部压板承受由转子绕组传递的弯矩。端部压板可以采用高强度无磁性金属材料或绝缘材料。根据转子绕组端部受力和通风冷却计算分析，端部压板在转子绕组端部沿轴向设置多层，且在圆周方向等距均匀分布。在本实施例中，端部压板在轴向设置三层，且每个压板同时对转子绕组端部上、下两个交叉位置进行固定。端部压板允许略微倾斜地压在转子绕组端部上、下两个交叉位置上，以适应由于安装误差造成的上、下两个交叉位置径向高度的不同，这时用外侧固定螺母3下的斜垫圈2进行调整，使机组旋转时转子绕组的径向离心力由固定螺栓4均匀承受。固定螺栓4固定在固定装置7的内侧，以使固定螺栓具有足够的长度确保其柔度，从而适应转子绕组在机组运行时沿轴向的热膨胀变形。固定螺栓采用适当的预紧力紧固，一方面可以使固定装置与线棒充分接触，另一方面控制线棒在各种工况下承受的压强，对线棒绝缘进行保护。固定螺栓可以承受转子绕组端部的离心力、电动力以及热膨胀力等，且能够较好地使用线棒的轴向热变形。固定螺栓采用无磁性金属材料，在飞逸转速和热应力共同作用下，固定螺栓的受力不超过材料屈服限的1/2为宜。合理控制固定螺栓的预紧力，可以防止转子绕组径向膨胀时端部围板对其主绝缘造成破坏。转子绕组内侧的固定装置7为整圆组焊结构。对应于每层端部压板1，固定装置上对应设置一个固定环板6，且对应于每个端部压板，该层固定环板上开有通孔，使固定螺栓4能够穿过固定环板固定在固定装置的内侧。
最后，本发明的保护范围并不限于上述的实施例。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
Claims (5)
1.一种大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构，其特征在于，由端部压板(1)、斜垫圈(2)、固定螺母(3)、固定螺栓(4)、固定环板(6)以及固定装置(7)组成，端部压板(1)位于转子绕组(5)端部外侧，用于固定转子绕组端部；固定螺栓(4)穿过端部压板(1)及转子绕组(5)上、下层线棒的交叉位置的空隙，用端部压板(1)及固定环板(6)将转子绕组(5)固定在转子绕组内侧的固定装置(7)上。
2.根据权利要求1所述的大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构，其特征在于，所述的端部压板(1)同时对转子绕组(5)端部上、下两个交叉位置进行固定，并在绕组端部沿轴向设置多层，端部压板(1)在圆周方向等距均匀分布。
3.根据权利要求1所述的大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构，其特征在于，端部压板(1)允许略微倾斜地压在转子绕组(5)端部上、下两个交叉位置上，这时用外侧固定螺母(3)下的斜垫圈(2)进行调整，使机组旋转时转子绕组(5)的径向离心力由固定螺栓(4)均匀承受。
4.根据权利要求1所述的大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构，其特征在于，对应于每层端部压板(1)，固定装置(7)上对应设置一层固定环板(6)，且对应于每个端部压板(1)，该层固定环板上开有通孔，使固定螺栓(4)能够穿过固定环板固定在固定装置(7)的内侧。
5.根据权利要求1所述的大型交流励磁发电电动机转子绕组端部双压板固定结构，其特征在于，转子绕组内侧的固定装置(7)为整圆组焊结构。
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