135MW空冷汽轮发电机励磁机设计与研究

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励磁系统是同步发电机组的重要组成部分,直接影响到发电机组的运行特性。励磁系统一般由两部分组成,一部分是励磁功率单元,它向同步发电机的励磁绕组提供直流励磁电流;另一部分是控制部分,根据发电机的运行工况,自动地调节功率单元输出的励磁电流,以满足发电机的运行要求。根据功率单元部分形式的不同,同步发电机的励磁系统分为直流励磁机励磁系统、无刷励磁系统和静止可控硅励磁系统。无刷励磁方式在技术上具有两大优势:一是励磁电流的大小不受滑环和炭刷的限制,所以更适合于大型汽轮发电机组;二是没有滑环炭刷引起的火花,适合于防爆防火的特殊环境。近几十年来,随着半导体工业的迅速发展,无刷励磁方式的发电机已经成为经典的同步发电机最具前途的发展方向之一。本文对WBT95+WPE35隐极旋转整流无刷励磁机进行了设计与研究。 1)WBT95无刷(主)励磁机 无刷励磁机是一台旋转电枢式的交流,旋转电枢的交流输出接到旋转整流盘中的硅整流桥进行整流,把直流电直接引入发电机的转子绕组。为了减少励磁机固有的时间常数,通常是提高励磁机的频率,WBT95为200Hz。另外,为了减小励磁机环节的动态时间常数,还在自动调节装置中引入励磁机磁场电流硬反馈措施。 2)WPE35永磁副励磁机 本课题设计的以稀土钴为永磁材料的副励磁机具有体积小、重量轻、不需要励磁电流、外特性硬、电压变化率低、机械和电气时间常数小、轴向尺寸短、操作稳定性和可靠性都很高的特点,大大提高了电站运行的稳定性。 3)旋转整流装置 旋转整流装置是无刷励磁技术的核心部分,众多的整流元件、熔断器、保护电容器及一切引线都必须布置在高速旋转和空间很小的转盘内。各种旋转整流装置都必须妥善解决这些技术难题,尤其是大容量、高励磁电压和大励磁电流的机组。
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