雙水內(nèi)冷電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組水路構(gòu)成

水冷電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組采用正方形或長(zhǎng)方形的空心銅導(dǎo)線制成。水冷電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組在一個(gè)槽內(nèi)放兩排導(dǎo)線，如下圖所示。

在每個(gè)槽內(nèi)的兩排導(dǎo)線中，靠近本極大齒側(cè)的導(dǎo)線稱作“小圈”，離大齒遠(yuǎn)的一排導(dǎo)線稱作“大圈”。轉(zhuǎn)子繞組的水路也和電路不同，一般一對(duì)槽中的一組線圈構(gòu)成一條支路。每組線圈的兩端引到端部，經(jīng)“彎腳”（即導(dǎo)線從槽內(nèi)出來后拐彎的部分）和絕緣引水管相接。在每組線圈中，水是從最下層的一圈進(jìn)去，從最上面的一圈出來，這種方式叫做中心進(jìn)水，表面出水。其優(yōu)點(diǎn)是可以利用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力，將水由中心層甩向表面層。

水冷電機(jī)較常發(fā)生的故障是漏水、水路堵塞、定子線棒振動(dòng)及“電腐蝕”、轉(zhuǎn)子“彎腳”斷裂及轉(zhuǎn)子層間短路等。 漏水可能是由以下原因引起，如接頭松動(dòng)；絕緣引水管老化、破裂；焊接質(zhì)量不佳或振動(dòng)大引起開裂；空心導(dǎo)線質(zhì)量不佳；轉(zhuǎn)子繞組引水彎腳處在運(yùn)行中受振動(dòng)而折裂等等。

漏水現(xiàn)象可利用高阻檢漏計(jì)的信號(hào)和從窺視孔對(duì)端部的檢查中發(fā)現(xiàn)。有時(shí)從空氣冷卻器處也可發(fā)現(xiàn)有無漏水，此外還可以用提高風(fēng)溫的方法來區(qū)別漏水和結(jié)露。漏水的后果，輕則絕緣變潮，線圈溫度升高；重則造成短路。漏水時(shí)的處理原則是這樣的 ，小漏應(yīng)及時(shí)匯報(bào)，按計(jì)劃停機(jī)檢修；大漏，應(yīng)立即停機(jī)檢修。

上海電機(jī)廠于1958年制造的一萬二千瓦雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)，是我國(guó)和世界上第一臺(tái)定子、轉(zhuǎn)子雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)。 汽輪發(fā)電機(jī)是火力發(fā)電站的主機(jī)之一，它由兩個(gè)主要部分構(gòu)成：靜止不動(dòng)的部分，稱為定子（或稱靜子）；隨同汽輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的，稱為轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子和定子里面都嵌有導(dǎo)線外面包著絕緣層的線圈。發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，由于強(qiáng)大的電流通過導(dǎo)線，導(dǎo)線就會(huì)發(fā)熱，包扎在導(dǎo)線外面的絕緣層的溫度就會(huì)升高。為了提高發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力，需用冷卻的方法為線圈散熱。

“內(nèi)冷”是冷卻的方法之一，即把線圈導(dǎo)線做成凹凸形或空心的讓風(fēng)直接吹到銅線上，對(duì)線圈進(jìn)行直接冷卻。用來冷卻的氣體，開始是空氣，后來改用氫氣。本世紀(jì)50年代又出現(xiàn)了液體內(nèi)冷，其中以水的冷卻能力為最高。國(guó)際上第一次出現(xiàn)水內(nèi)冷是在1956年。當(dāng)時(shí)的水內(nèi)冷只是用在定子上。對(duì)于轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷，在國(guó)際文獻(xiàn)上雖然有過討論，但由于某些重大技術(shù)問題難以解決，在1958年以前，世界上還沒有哪一個(gè)國(guó)家實(shí)際采用過這種冷卻方法。

上海電機(jī)廠在浙江大學(xué)科學(xué)技術(shù)人員的協(xié)助下，首先攻占了這個(gè)技術(shù)堡壘。這個(gè)重大創(chuàng)造，把我國(guó)汽輪發(fā)電機(jī)的制造技術(shù)大大推進(jìn)了一步，迎頭趕上和超過了世界先進(jìn)水平。

轉(zhuǎn)子的水路如圖1所示。

冷卻水從勵(lì)磁機(jī)側(cè)進(jìn)水支座進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中心孔，通過大軸和進(jìn)水箱的徑向孔進(jìn)入進(jìn)水箱。進(jìn)水箱的側(cè)面沿圓周均勻地分布著小孔，這些孔與絕緣引水管的接頭相連，水從這些小孔經(jīng)絕緣引水管、線圈彎腳通入下層線圈，帶走熱量的水從上層線圈出來后，經(jīng)另一端的彎腳和絕緣引水管到達(dá)出水箱。出水箱的一側(cè)接絕緣引水管，另一側(cè)開有小孔，借轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的離心力，把水從水箱的小孔甩到出水支座的內(nèi)壁，然后流至；回水管道。

水、水、空冷卻的汽輪發(fā)電機(jī)是指發(fā)電機(jī)的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組都是用水冷卻，定子鐵芯用空氣冷卻，這種類型的汽輪發(fā)電機(jī)在我國(guó)也常簡(jiǎn)稱為“雙水內(nèi)冷”發(fā)電機(jī)。實(shí)際上“雙水內(nèi)冷”汽輪發(fā)電機(jī)除了水、水、空拎卻方式外，還應(yīng)有水、水、氫冷卻方式。

雙水內(nèi)冷是指冷卻水通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子繞組的空心導(dǎo)線，將其產(chǎn)生的熱量直接帶走，這種方式冷卻效果最好。發(fā)電機(jī)的冷卻水系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立閉式系統(tǒng)原因：水內(nèi)冷系統(tǒng)中的冷卻水，除了不能含有雜質(zhì)外，對(duì)水的電導(dǎo)率是有一定要求的。應(yīng)采用純水（凝結(jié)水或深度除鹽水）作為冷卻水。它包括水箱、水泵、水冷卻器、過濾器、管道閥門等。凡冷卻水直接流經(jīng)的所有金屬部件，應(yīng)由不銹鋼制成，或在材料表面進(jìn)行有效的防銹處理。冷卻純水的冷卻水可用循環(huán)水或工業(yè)水。雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)的鐵芯大都仍用空氣冷卻，因此，除水系統(tǒng)外．還有通風(fēng)系統(tǒng)。

1958年10月27日，世界上第一臺(tái)1.2萬千瓦3000轉(zhuǎn)/分雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)在上海電機(jī)廠誕生了。

同年12月，蘇聯(lián)在列寧格勒“電力”工廠召開大型汽輪發(fā)電機(jī)冷卻會(huì)議。這次會(huì)議，除有蘇聯(lián)各大電機(jī)制造廠和研究單位參加外，還有波蘭、匈牙利及中國(guó)哈爾濱電機(jī)廠副總工程師吳天霖和上海電機(jī)廠汪耕參加。吳天霖根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)指示，在大會(huì)上宣布了中國(guó)已制成12000千瓦3000轉(zhuǎn)/分雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)的消息，引起到會(huì)代表的震驚。蘇聯(lián)電氣工程學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、蘇聯(lián)科學(xué)通訊院士阿列克賽夫向中國(guó)代表祝賀，并把中國(guó)率先用6000千瓦轉(zhuǎn)軸試制成12000千瓦3000轉(zhuǎn)/分雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)一事收集到會(huì)議論文集和會(huì)議紀(jì)要之中。這是國(guó)外對(duì)中國(guó)首先試制成雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)的第一次報(bào)道。