[發明專利]一種多對勵磁滑環

在審

• 申請號: 201410554383.7
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN105591503A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 何長平
• 申請（專利權）人: 中國長江電力股份有限公司
• 主分類號: H02K13/00
• 分類號: H02K13/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

技術領域

本發明涉及一種大型同步發電機部件，特別是一種多對勵磁滑環。

背景技術

大型同步發電機都是通過向勵磁繞組通直流電產生磁場以完成機械能-電能轉換。現在最為簡單的勵磁方式就是通過滑環將勵磁電流送入旋轉的發電機轉子，所有勵磁設備均處于靜止狀態，故稱為靜止勵磁。靜止勵磁系統相對于旋轉勵磁而言結構更簡單、成本低、可靠性高、運行更安全、控制精度高、可操作性強。在勵磁方式上，大中型機組多采用自并勵靜止勵磁方式。這種勵磁方式具有反應速度快,動態品質優良,能提高機組和電力系統的暫態穩定性等特質。但靜止勵磁系統均為有刷勵磁，均采用1對（正、負極滑環各一組）滑環將勵磁電流通入轉子繞組，相對于無刷勵磁發電機，有刷勵磁在動態穩定性、故障處理、滅磁時間常數及功能調試等技術特性上具有很大優勢。但是碳刷與滑環磨損嚴重、火花等級超標，甚至造成環火，一直是影響有刷勵磁發電機運行工況的重要因素。隨著機組容量越來越大，勵磁系統所需提供的勵磁電流也越來越大，一對滑環及碳刷的導電能力、抗溫升能力及高轉速工況下（尤其是汽輪發電機）的持續工作能力難以滿足100MW以上機組的更高要求。

現有靜止勵磁系統正負極僅兩個滑環（1對），碳刷均勻分布在正負極滑環上，如說明書附圖中的附圖1所示。在大負荷、高容量、高轉速的工況下，碳刷及滑環極易發熱、磨損，造成接觸電阻不穩定、碳刷打火，嚴重時甚至影響發電機的無功輸出能力。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種多對勵磁滑環，增加滑環數量，對機組空間要求不高；減少單個碳刷通過電流，延長碳刷使用壽命；增加碳刷數量，可承載更大的轉子電流，該多對勵磁滑環可應用于大型發電機組、高轉速發電機組。

本發明采取的技術方案為：

一種多對勵磁滑環，包括至少兩對滑環，每一個滑環均包括滑環正極、滑環負極，每一個滑環上設有多個碳刷。所述滑環正極、滑環負極連接轉子的兩端。

所述一個滑環上的多個碳刷之間相互連接。位于成對滑環上的一個滑環上的多個碳刷連接轉子正極，位于成對滑環上的另一個滑環上的多個碳刷連接轉子負極。

所述滑環為四個，共兩對。

本發明一種多對勵磁滑環，多組滑環供電，增大轉子電流通過能力；多碳刷相互連接，提高供電可靠性。減少碳刷磨損、溫升、打火，延長使用壽命。

附圖說明

圖1為背景技術中所述現有靜止勵磁系統正負極兩個滑環結構示意圖。

圖2為本發明一種多對勵磁滑環結構示意圖。

其中，圖1、圖2中的虛線表示大軸中心線。

具體實施方式

如圖2所示，一種多對勵磁滑環，包括至少兩對滑環1，每一個滑環1均包括滑環正極1.1、滑環負極1.2，每一個滑環1上設有多個碳刷2。所述滑環正極1.1、滑環負極1.2連接轉子3的兩端。所述一個滑環上的多個碳刷2之間相互連接。

位于成對滑環上的一個滑環上的多個碳刷2連接轉子正極4.1；位于成對滑環上的另一個滑環上的多個碳刷2連接轉子負極4.2。

所述滑環1為四個，共兩對。假設碳刷數量為2N（單個滑環上的碳刷數量為N），單個碳刷與滑環的接觸電阻為R_j，當勵磁電流I_f恒定時，則單個碳刷的流經電流為I_f/N，造成的接觸損耗功率P₁=(I_f/N)2*R_j；如果將滑環1數量從2調整為4（每個滑環上的碳刷數量仍為N），則單個碳刷的流經電流為I_f/2N，造成的接觸損耗功率為P₂=(I_f/2N)2*R_j=0.25P₁。由此可見，增加滑環數量，進而增加碳刷數量。可使單個碳刷的流經電流減小為二分之一，接觸損耗功率減小為四分之一，可大幅度降低碳刷溫升，有效減少碳刷打火和發熱，更換碳刷時的安全性更高，四個滑環1供電的可靠性也更高，相應大容量機組所能承載的I_f也越大。