由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子,轉子連接組裝起來,使轉子能在定子中旋轉,做切割磁力線的運動,從而產(chǎn)生感應電勢,通過接線端子引出,接在回路中,便產(chǎn)生了電流。
因大多數(shù)發(fā)電機與原動機同軸聯(lián)動,火電廠都用高速汽輪機作原動機,所以汽輪發(fā)電機通常用高轉速的2極電機,其轉速達3000轉/分(在電網(wǎng)頻率為60赫時,為3600轉/分)。核電站多用4極電機,轉速為1500轉/分(當電網(wǎng)頻率為60赫時,為1800轉/分)。為順應高速、高功率請求,高速同步發(fā)電機在構造上一是采用隱極式轉子,二是設置特地的冷卻系統(tǒng)。
隱極式轉子:表面呈圓柱形,在圓柱外表開槽以安放直流勵磁繞組,并用金屬槽楔固緊,使電機具有平均的氣隙。由于高速旋轉時宏大的向心力,請求轉子有很高的機械強度。隱極式轉子普通由高強度合金鋼整塊鍛成,槽形普通為啟齒形,以便裝置勵磁繞組。在每一個極距內約有1/3局部不開槽,構成大齒;其他局部的齒較窄,稱做小齒。大齒中心即為轉子磁極的中心。有時大齒也開一些較小的通風槽,但不嵌放繞組;有時還在嵌線槽底部銑出窄而淺的小槽作為通風槽。隱極式轉子在轉子本體軸向兩端還裝有金屬的護環(huán)和中心環(huán)。護環(huán)是由高強度合金制成的厚壁圓筒,用以維護勵磁繞組端部不至被宏大的向心力甩出;中心環(huán)用以避免繞組端部的軸向挪動,并支撐護環(huán)。此外,為了把勵磁電流通入勵磁繞組,在電機軸上還裝有集電環(huán)和電刷。
冷卻系統(tǒng):由于電機中能量損耗和電機的體積成正比,它的量級與電機線度量級的三次方成比例,而電機散熱面的量級只是電機線度量級的二次方。因而,當電機尺寸增大時(受資料限制,增大電機容量就得加大其尺寸),電機每單位外表上需求分發(fā)的熱量就會增加,電機的溫升將會進步。在高速汽輪發(fā)電機中,向心力將使轉子外表和轉子中心孔外表產(chǎn)生宏大的切向應力,轉子直徑越大,這種應力也越大。因而,在鍛件資料允許的應力極限范圍內,2極汽輪發(fā)電機的轉子本體直徑不能超越1250毫米。大型汽輪發(fā)電機要增大單機容量,只要靠增加轉子本體的長度(即用細長的轉子)和進步電磁負荷來處理。轉子長度可達8米,已接近極限。要繼續(xù)進步單機容量,只能是進步電機的電磁負荷。這使大型汽輪發(fā)電機的發(fā)熱和冷卻問題變得特別突出。關于50000千瓦以下的汽輪發(fā)電機,多采用閉路空氣冷卻系統(tǒng),用電機內的風扇吹拂發(fā)熱部件降溫。關于容量為5~60萬千瓦的發(fā)電機,普遍運用氫冷。氫氣(純度99%)的散熱性能比空氣好,用它來取代空氣不只散熱效果好,而且可使電機的通風摩擦損耗大為降低,從而能顯著進步發(fā)電機的效率。但是,采用氫冷必需有防爆和防漏措施,這使電機構造更為復雜,也增加了電極資料的耗費和本錢。此外,還可采用液體介質冷卻,例如水的相對冷卻才能為空氣的50倍,帶走同樣的熱量,所需水的流量比空氣小得多。因而,在線圈里采用一局部空心導線,導線中通水冷卻,就能夠大大降低電機溫升,延緩絕緣老化,增長電機壽命。
總結:發(fā)電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結構件組成。轉子由轉子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風扇及轉軸等部件組成。