本节主要介绍东方电机有限公司2.5MW双馈绕线型三相异步风力发电机工程样机的研制及主要结构特点,该机型是自主研制的国内首台2.5MW双馈绕线型异步风力发电机,为我国大型双馈绕线型异步风力发电机全面国产化做出了贡献[31]。
1.主要技术参数
该2.5MW双馈风力发电机主要技术参数见表3-14。
表3-14 2.5MW双馈风力发电机主要技术参数
2.主要结构特点
发电机具体结构如下:
(1)总体结构。发电机为箱式结构,卧式安装,采用端盖滚动三轴承结构。
(2)冷却系统。发电机顶部安装一个强迫通风高效空水冷却器,冷却器两端各带一个强迫通风冷却风机。冷却器设有进、出风测温元件和进、出水测温元件。(www.xing528.com)
(3)定子。发电机定子机座为箱式钢板焊接机座,定子铁芯采用外装压结构,定子铁芯叠片和定子绕组下线完成后再整体套入机座,将铁芯定位筋与机座辐板焊牢。定子绕组采用常规双层圈式线圈,定子铁芯和线圈采用VPI真空压力整体浸漆。发电机定子冲片为整圆冲片,定子铁芯设有20个宽5mm的径向通风沟,加强铁芯和绕组的通风冷却。定子、转子铁芯冲片均采用冷轧无取向低损耗硅钢片。
(4)转子。发电机转子为轴焊筋结构,主轴采用耐低温材料锻钢,焊接筋板也采用低温材料钢板。转子冲片与定子冲片套裁,同样为整圆冲片。转子铁芯由冷轧无取向低损耗硅钢片叠压而成,通过两端转子压圈及弧键把整个转子铁芯在轴焊筋上压紧。转子铁芯内圆通过三对径向、切向组合键同定在轴焊筋上。转子铁芯同样设有20个宽5mm的径向通风沟,加强铁芯和绕组的通风冷却。转子绕组为双层波绕组,绕组在铁芯部分用槽楔固定,而绕组端部采用无纬带绑扎固定。转子同样采用VPI真空压力整体浸漆。
(5)轴承。轴承固定在轴承端盖轴承室内。转子由电机两端端盖滚动轴承支撑,采用三轴承结构,即电机传动端采用单列短圆柱滚子轴承和单列深沟球轴承,非传动端采用单列短圆柱滚子轴承。两端轴承端盖经绝缘处理阻断了轴承之间出现的环流。
(6)集电环、刷架。集电环、刷架布置于发电机非传动端外侧,集电环罩顶部安装一个冷却风机,以加强集电环、刷架冷却。在发电机传动端和非传动端均安装接地电刷,非传动轴端还安装光电编码器,用于监控发电机转速和旋转方向。
(7)防潮、测温元件。发电机机座下部两侧布置有220V防潮电加热器,用以停机时加热防潮。发电机定子绕组每相设2只,三相共6只PT100测温元件,用于监测绕组的温升情况,其中3只为备用;每个轴承装有2只PT100测温元件,用于监测轴承温度,其中1只为备用。定子、轴承测温元件以及加热器等引线均引至辅助出线盒内,并在出线盒内做相应标记。
(8)定子、转子出线盒。在定子、转子出线盒内各安装3根导电铜母排,电机定、转子引出电缆通过接头与其相连接。定子、转子出线盒内导电铜母排再通过屏蔽电缆与电网或变频器连接。
双馈风力发电机结构设计过程充分考虑到电机运行环境极端恶劣:夏天处于极端高温,冬天处于极端低温。应保证冰冻不至于影响设备运行,腐蚀盐雾等对电机结构不至于产生危害,同时还须进行静态、动态、疲劳强度、冲击载荷、波动载荷等计算,使电机的整体结构更加安全可靠。
经过轴承润滑和寿命等计算,证明发电机轴承结构选取正确可靠,样机的轴承结构完全满足发电机在最大负荷、最高转速等情况下长期安全可靠运行的要求,电机实际运行情况也印证了这一点。一方面,要考虑电机制造、安装、维护的简单化和方便性。另一方面,双馈风力发电机防雷技术也是需要关注的另一个重要方面。建筑物越高,受雷击的概率越大,发电机常处于几十米乃至一两百米高空,遭遇雷击的风险很大,因雷击产生的电涌可能导致发电设备停运,造成巨大损失。所以采用安全可靠的防雷击技术,合理选用防雷击和过电压产品是电机稳定运行的必要保障。
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