汽轮发电机(steam turbine generator)是指用汽轮机驱动的发电机。由锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功,使叶片转动而带动发电机发电,做功后的废汽经凝汽器、循环水泵、凝结水泵、给水加热装置等送回锅炉循环使用。发电机是将机械能转变为电能的电机,通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。发电机分直流发电机和交流发电机两大类,后者又可分为同步发电机和异步发电机。
异步发电机运行时与其他同步发电机并联,或并接相当数量的电容器。直流发电机有换向器,结构复杂,价格较贵,易出故障,维修困难,效率也不如交流发电机。故自20世纪50年代以后,直流发电机逐渐为交流电源经功率半导体整流获得的直流电所取代。
汽轮发电机是与汽轮机配套的发电机 。其转速通常为3000转/分(频率为50赫兹)或3600转/分(频率为60赫兹)。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风磨耗,转子直径一般较小,长度较大(即细长转子)。这种细长转子使大型高速汽轮发电机的转子尺寸受到限制。20世纪70年代以后,汽轮发电机的大容量达130~150万千瓦。
由于汽轮发电机在设计、安装和运行方面的诸多原因,汽轮发电机的故障具有潜伏性,时常会造成在实际生产过程中运行机组的故障发生率居高不下。对汽轮发电机的状态监测和故障诊断,目的是在故障初始阶段检查出汽轮发电机存在的缺陷,有计划地安排机组检修,避免重大事故的发生。同时,延长其平均无故障时间和缩短平均修理时间,减少停机,降低维修费用,提高发电设备的设备利用率。
火力发电厂或核能发电厂的汽轮发电机皆采用卧式结构,发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组。汽轮发电机基本的组成部件是定子、转子、励磁系统和冷却系统。定子铁芯。定子铁芯是构成磁路并固定定子绕组的重要部件,通常由0.5mm或3.5mm厚、导磁性能良好的冷轧硅钢片叠压而成。大型汽轮发电机的定子铁芯尺寸很大,硅钢片冲成扇形,再用多片拼装成圆形。
励磁绕组。励磁绕组为若干个线圈组成的同心式绕组,线圈则用矩形扁铜线绕制而成。励磁绕组放在槽内后,绕组的直线部分用槽楔压紧,端部径向固定采用护环,轴向固定采用云母块和中心环。励磁绕组的引出线经导电杆连接到集电环上,再经过电刷引出。护环和中心环。汽轮发电机转速很高,励磁绕组端部承受很大的离心力,所以要用护环和中心环来紧固。护环把励磁绕组端部套紧,使绕组端部不发生径向位移和变形;中心环用以支持护环,并防止端部的轴向移动。