80 MW臥式變頻調速同步電動機轉子設計與計算

王 濤，徐立敏，李海鵬

(哈爾濱電氣動力裝備有限公司，黑龍江哈爾濱 150000)

0 引言

80 MW電機是目前國內設計并生產制造的單機容量最大的臥式凸極變頻調速同步電動機，其驅動的設備為壓縮機。該電機容量大，運行的工作轉速范圍廣，最高轉速速度高，并頻繁啟停機。作為變換能量和傳遞轉矩的主要部件，電機轉子為凸極結構有顯露的磁極，勵磁繞組為集中繞組，勵磁電流通過靜止可控硅勵磁裝置供給。轉子的機械性能，制造和安裝質量是影響機組安全運行的重要因素，因此，轉子的設計是整個電機設計的關鍵。轉子的設計應滿足如下要求：

(1) 要有足夠的剛度和強度，在電機高速運行時不發生有害變形并在任何工況下不得失去穩定；

(2) 結構合理、緊湊，各緊固件連接牢靠，有良好的電磁性能；

(3) 有良好的通風結構；

(4) 具有滿足機組要求的轉動慣量(J)。

本文詳細介紹了電機轉子的結構和剛強度的計算數據。

1 電機的基本技術參數和轉子的有關參數

額定功率80 MW，額定轉速500 r/min，額定頻率50 Hz，工作轉速100～860 r/min，工作頻率10～86 Hz，額定電壓11 kV，功率因數1.0，絕緣等級F級，相數3(同相位的雙繞組)，防護等級IP54(IP23)，冷卻方式IC8A6W7，結構型式IM7315，工作制S10，有刷勵磁。

轉子磁極數量12個，磁極型式凸極，轉動慣量(J)≤80 t·m2，轉子外徑2 560 mm，臨界轉速≥1 032 r/min，轉向從電機側向壓縮機看為逆時針旋轉，非連續變速變負載工作方式，根據情況每天可能多次起停機。

2 轉子結構設計

轉子由軸和磁軛、磁極和磁極線圈、阻尼系統、轉子引線及集電環和測速編碼器等組成。……