发电机概说
出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第三卷》第1478页（2609字）
发电机是发电厂主要设备，是电力系统的主要元件。发电机一旦发生火灾事故，将影响到发电厂乃至电力系统的安全运行。因此，应该认真研究发电机的火灾特点及预防措施。
(一)发电机的种类
发电机的种类很多，可以按原动机类别、发电机冷却方式、定子和转子结构的不同进行分类。
1．按拖动发电机的原动机不同，有汽轮发电机、水轮发电机、燃气(内燃机发电、燃气轮机发电)发电机。
2．按转子结构特点来分，有凸极式发电机、隐极式发电机两种。
3．按转子磁极数来分，有两极、四极和多极发电机等。
4．按转子轴数来分，有单轴、双轴两种。目前单轴两极汽轮发电机单机容量最大为1200MW；双轴双机发电机总容量最大达1300MW；核电站单轴四极汽轮发电机单机容量已达1580MW。
5．按发电机冷却方式不同来分，有全空冷、全氢冷、全水冷、水氢氢、水水空、水水氢等方式。双水内冷发电机单机容量已达1300MW。
6．按转子转速与气隙磁通转速同步与否，可分为同步发电机和异步发电机。
7．其他新型发电机：
(1)全液冷发电机。其定转子全部采用单一液体冷却介质冷却(水或油)，取消氢气系统。全水冷极限容量可提高到2000～3000MW，但结构复杂，工艺要求高，薄弱环节多。
(2)无槽发电机。大机组气隙较大，其绕组可固定在无槽的定转子铁芯表面上，转子没有齿部的高应力区，其直径可增大10%～15%。因定子避免齿部磁通饱合，气隙磁密可提高到2．0T，因此极限容量可达2000～3000MW。但是，绕组如何固定到定、转子铁芯表面，还是难以解决的技术问题。
(3)超导发电机。其转子励磁绕组采用超导体导线，定子电枢可采用无槽的铁芯和水内冷方式，转子绕组用液态氮或氦作冷却介质，极限容量可达5000MW。目前美国正在研制300MVA和1000MVA的超导发电机。
(二)发电机的结构与工作原理
1．发电机的结构
汽轮发电机由定子和转子两大部分组成。转子通常为隐极式，呈细长的圆柱形，由励磁绕组、铁芯和轴，以及护环、中心环、风扇及轴伸等构成。定子由电枢绕组、铁芯以及固定铁芯和绕组并形成冷却介质通道的机座结构(包括机座、端盖、铁芯压圈、固定绕组的绝缘支架、槽楔)等三部分构成。冷却系统和励磁系统是汽轮发电机的重要附属系统，大部分部件都布置在发电机以外，氢冷发电机的氢气冷却器通常在机座内部布置。图5－3－3为QFQS－200－2型发电机总装外形图，其定子绕组及出线采用水冷却，铁芯及结构件为氢表面冷却，转子绕组采用氢内冷。
图5－3－3 QFQS－200－2型发电机组总装外形图
1－端盖；2－端罩；3－冷却器；4－定子机座；5－转子；6－定子铁芯；7－定子出线罩；8－定子线圈；9－油密封；10－轴承；11－定子引出线；12－炭刷架；13－交流励磁机；14－中频副励磁机
定子绕组绝缘包括匝间绝缘、导线间绝缘、层间绝缘和主绝缘。转子绕组绝缘可分为槽部绝缘和端部绝缘。转子槽部绝缘包括匝间绝缘、槽主绝缘槽衬、槽楔绝缘和槽底绝缘垫条等。定子绕组绝缘和转子绕组槽内绝缘参看图5－3－4(a)、(b)。
图5－3－4 发电机绕组绝缘图
(a)定子绕组槽内绝缘；(b)转子绕组槽内绝缘
1－槽楔；2－楔下垫条；3－导线；4－换位凹填物；5－换位绝缘；6－排间绝缘；7－对地绝缘；8－层间垫条；9－防晕层；10－槽底垫条；11－匝间绝缘；12－槽衬
2．发电机的工作原理
发电机的转子在原动机的拖动下旋转，在额定转速时，旋转的励磁绕组通入直流电流后，产生接近正弦分部的励磁磁场，它的大部分磁通穿过气隙与定子电枢绕组相交链，并切割定子电枢绕组，在定子电枢绕组内感应出随时间基本按正弦函数变化、三相对称的交流电动势。当发电机定子绕组的出线端接通三相对称负载或与电网并列运行时，定子绕组内产生彼此相位差为120°的三相对称电流，三相交流电流产生与转子同步旋转的旋转磁场，此磁场改变了原来励磁磁场所产生的气隙磁通，从而引起端电压的变化。为维持定子绕组输出端的额定电压，转子励磁电流需要相应调节(当定子电枢内电流是电容负荷电流时，应减少励磁电流，电感性负荷电流应增加励磁电流)。同时有功性质的电枢电流与气隙磁通相互作用产生电磁力矩，对转子的旋转起制动作用，这就要求原动机增加机械转矩，以克服电磁制动转矩、轴承及通风摩擦转矩、定转子铁耗和铜耗及同轴励磁机功率对应的阻力矩等，使转子转速维持为额定频率的同步转速。这样发电机就将原动机的机械能通过气隙磁通传送到定子绕组转变成电能，并向电网或发电机机端三相负载输送。
氢冷汽轮发电机的外形图参看图5－3－5，水轮发电机的外形图参看图5－3－6。
图5－3－5 汽轮氢冷发电机外形图
1－汽轮机；2－发电机；3－励磁机；4－氢冷控制盘；5－氢冷却供给装置
图5－3－6 水轮发电机外形图