导言
跟着中小型的风力发电越来越遭到重视，与之配套的中小型中压同步发电机也就应运而生。因为风力发电机设备于几十米乃至上百米高的塔架上，运用环境特别，有必要便利保护，下降保护本钱，无刷同步发电机在此显现出其长处。以进口机组为主的风电商场。火急地需求我国自行开发具有自主知识产权、技能先进、合适我国气候和地舆条件的发电机组，因而咱们对中小型中压无刷同步发电机进行规划研讨。
1．结构原理
中小型中压无刷同步发电机的结构原理见图1。
发电机的主机为旋转磁场式，经过电机定子向外输出电能。发电机转子一般有隐极和凸极两种结构型式。因为此类电机的运转工况一般均与电网并联运转，对发电机的电压质量要求较高。转子为隐极结构的发电机(相关于凸极结构的发电机)波形的正弦性好、畸变率小。主机励磁电流由励磁机经过旋转整流器供应，励磁机为旋转电枢式的三相同步发电机。励磁机的励磁由发电机操控器供应。
2总体规划
2．1 结构规划
机座支撑定子铁芯迭片．接受定子扭矩，须对机座的刚度进行规划核算。电机转轴首要传递机械功率．受弯矩和扭矩效果，见图2。弯矩是由转子分量、单边磁拉
力和传动体系的反效果力发生的(砭+0和砟)；扭矩是由转轴传递机械功率发生的(砟，)。规划转轴时首要考虑：(1)关于同步发电机，轴的挠度厂有必要小于电机气隙长度6的8％，即．厂<68％。(2)过载时，轴的应力不该超越许用应力。
因为弯矩和扭矩效果使转轴发生应力，转轴各截面上遭到的弯矩和扭矩不同。各截面上的应力也不同，在核算轴的应力时．’一般只核算几个应力最大的风险截面，例如轴伸端轴承两边和铁芯中部。
2．2冷却规划
发电机的冷却方法一般分为天然冷却、自力通风冷却、逼迫风循环冷却三种。天然冷却多用于lkW以下的电机。逼迫风循环冷却需在电机与风机之间设置专家声路，结构杂乱、体积巨大，也给保护修理带来不方便。中小型中压发电机功率不是很大，选用自力通风冷却最为合理，特点是电扇设备在电机转轴上，电扇耗费的功率由转轴的机械功率供应。为与中小型低压电机的通风冷却规划相比较．此处阐明热阻R与绝缘厚度的联系(热阻R与绝缘厚度成正比)，导体与冷却介质的热路可简化为图3。可见p=QR。式中：卜导体与冷却介质之间的温差；Q——导体的发热量；
R——导体与冷却介质之间的热阻。
因为绝缘层厚度与等级密切相关，RoCU(S／，)。式中：￡7二—一额外电压；卜额外容量；，_额外电流。可见绝缘层加厚、热阻增大，但p oC厂r。其间卜电枢绕组电阻。又有roCⅣoc U(肌)。其间：忙电枢绕组串联匝数。所以锆叩oc厂r(跗)oc厂(跗)(跗)芘|s‘。在外部散热条件相似的情况下．中低压发电机的p值只与容量Js有关。因而。中压电机的冷却通风核算完全可以参阅中小型低压电机的规划核算。
2．3绝缘规划
(1)对地绝缘规划。因为绝缘材料存在电老化、热老化、机械损害等现象使其绝缘功能逐年下降，绝缘规划时有必要考虑绝缘的长期耐电强度，确保作业20～30年不呈现绝缘的击穿。一般要求运转30年后仍能接受两倍额外电压的预防性沟通实验电压，并考虑耐电强度的分散性、线棒结构等要素，绝缘厚度在耐压强度上的储藏系数要求到达8左右。据此合理规划对地绝缘厚度。跟着绝缘技能的开展和新的绝缘材料的不断涌现，对地绝缘厚度有逐渐减薄的趋势。现在，关于6．3 kV电压等级的电机。选用少胶粉云母带时单边绝缘厚度为1．7 mm左右；关于10．5 kV电压等级的电机，单边绝缘厚度为2．7 mm左右。
(2)匝间绝缘规划。中压电机的绕组是由多匝线圈串联而成。当操作过电压时匝问过电压比作业电压约高20倍以上。并且各线圈上散布的电压很不均匀。一般匝间遇到的最大过电压幅值很少超越0．35 u。，因而。据此规划匝间绝缘所需厚度。
(3)防电晕规划。发电机绝缘层中或绝缘之外不可避免的存在气隙，这些气隙在不太高的沟通电压下，因分到的电场强度较高就开端部分放电或电晕．它们对绝缘材料有激烈的腐蚀效果，特别是在：1)槽部对地绝缘和槽壁之间的空气中；2)绕组接近通风道处；3)绕组出槽口处；4)绕组端部相邻线圈的空地中以及固定绕组用的支撑件与线圈绝缘相触摸处。因而绝缘规划时有必要针对电晕进行专门规划。
2．4励磁体系规划
中小型中压无刷同步发电机的励磁功率不是很大。一般多用单机励磁，励磁体系可有三种计划(见表1)。第三种计划虽动态功能稍差。但可靠性高，最为可行。所以一般挑选副励磁机励磁计划。副励磁机为发电机操控器供应作业电源和励磁机用的励磁电源：信号取样设备TA、Tv为发电机操控器供应操控用的信号取样输入(见图1)。
