众所周知,无刷旋转励磁的特点是转子电流可以设计的较大,如HEC以前制造的无刷旋转励磁600MW发电机转子电流已达4128A,而对静止励磁的端面集电环设计来说是希望转子电流设计的越小越好,可以较容易解决集电环的发热问题。因此HEC将无刷旋转励磁600MW等级发电机改型设计为静止励磁600MW等级发电机,关键是如何解决较大电流所带来的集电环发热问题。
HEC通过采取以下技术结构避免了大电流端面集电环发热问题。
a. 合理选择电刷及其电流密度。
b. 采用每个端面集电环上并排分布两组电刷的结构;
c. 优化外圆表面螺旋散热沟的宽和深、沿圆周分布的轴向和径向通风孔,用以加强端面集电环末端通风冷却,使端面集电环温度分布均匀。
d. 优化端面集电环外径和材料热处理工艺,使端面集电环外圆线速度不超过电刷所能承受的能力以及达到合适的硬度。
端面集电环克服了集电环雨淋受潮、短路漏电等常见故障的缺陷,受力好,端面小,风阻小,外型美观。 考虑到转子引线集电环装配与发电机转子连接后形成悬臂端,在运行时会产生摇摆,引起振动过大,并使集电环发热,故在转子引线集电环装配末端设计了座式轴承,用来起支稳作用,这种结构在国产600MW等级的发电机上也是首次采用。
此外,在与主转子对组时,小转子尾端摆度控制和抑振轴承的稳定性两个难点,除了增加抑振轴承,为此还开发了提高端面加工和装配精度的技术和对轴承进行予加载荷的技术。