水电站水轮发电机简介—原理、分类、参数等

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导读： 水轮发电机是用水轮机驱动，将机械能转化为电能的交流同步发电机。它利用电磁感应原理将机械能转换为电能。

水轮发电机是用水轮机驱动，将机械能转化为电能的交流同步发电机。它利用电磁感应原理将机械能转换为电能。

2.水轮发电机的分类

（1）按转轴的布置型式：立式布置和卧式布置

（2）立式水轮发电机： 分为悬式和伞式

（3）悬式水轮发电机：

普通伞式——上、下导轴承分别位于上、下机架中。

半伞式——只有上导轴承，无下导轴承。

全伞式——只有下导轴承，无上导轴承

a)悬挂式发电机

b)普通伞式发电机

c)半伞式发电机

d)全伞式发电机

3.水轮发电机的主要参数

发电机的主要参数如下：

（1）额定容量；

（2）有功功率；

（3）定子电压U和定子电流；

（4）发电机额定功率因数；

（5）发电机效率η；

（6）短路比；

（7）发电机转动惯量

（8）同步电抗；

（9）励磁电压和励磁电流等。

4.水轮发电机的主要结构

水轮发电机由定子、转子、轴承、机架等主要部件及励磁、冷却、制动、测量、灭火等辅助装置组成。

定子：由定子机座、铁芯、绕组和空气冷却器等组成。

转子：由大轴、转子支架、磁轭、磁极和制动环等组成。

轴承：有推力轴承和导轴承。

机架：上机架和下机架；用于安置推力轴承、导轴承和其他部件。

5.水轮发电机的冷却

通常采用空气作为冷却介质对定子、转子绕组以及定子铁芯进行冷却。大部分水轮发电机采用空气冷却器冷却的密闭自循环冷却方式；小型水轮发电机也有采用开启式或管道式通风方式。

6.水轮发电机的工厂试验

主要检查和试验项目有：

（1）材料检验；

（2）焊接检查；

（3）尺寸检查；

（4）耐压试验；

（5）工厂组装检查；

（6）硅钢片的磁化特性和损耗试验；

（7）定子线圈试验；

（8）转子磁极试验等。

业主（监造）有权派出其代表参加某些工厂试验检查项目，并进行见证验

立式水轮发电机由哪些组成？都有哪些作用？

为了减少占地面积，降低厂房造价，大中型水轮发电机一般采用立式结构，即水轮机在下，发电机在上，水轮机和发电机通过一根大轴相连，由水轮机带动发电机发电。

立式发电机的水轮机

水轮发电机一般由转子、定子、上机架、下机架、推力轴承、导轴承、空气冷却器、励磁机及永磁机等主要部件组装而成。其中转子和定子是产生电磁作用的主要部件，通过他们之间的电磁效应将水轮机的机械能转换为发电机的电能，转子由主轴、转子支架、磁轭（轮环）和磁极等部件组成；定子由机座、铁芯和绕组等部件组成。

定子

其他部件仅起支持或辅助作用。水轮发电机组实际上是“悬挂”在上机架或下机架上的，推力轴承是将水轮发电机组“举起来”的装置，通过精密加工和油润滑，他可以保证转子转动时的摩擦力尽量小；导轴承的主要作用是保持发电机组的轴向摆动在一定范围内。空气冷却器是将定子的铜损和铁损产生的热量散发出去的装置，它可以保证发电机组的温度不会过高而损坏发电机。励磁机是同步发电机的重要部件，励磁机为转子中通过直流电，使转子产生磁场。

机架

由于水电站的水头不可能很高，因此水压有限，故转速不可能很高，一般都在100~500r/min左右，很难超过750r/min。与火力发电机组相比，转速低得多，由于转速更低，要保证发出的电力为50Hz，发电机转子的磁极更多（因为n=60f/p，其中f为频率，p为磁极对数，n为转速）。

同时，为了避免产生几倍于正常水压的水击现象，要求切断水流（关闭导叶）的时间不能太快，同时，又要防止机组转速上升过快。所以，转子也具有较大的重量和结构尺寸，使其有足够的惰性，而导叶的关闭时间通常由试验确定，使发电机的转速控制满足要求。

总之，水轮发电机的结构所限，其特点是转速低、磁极多、转子为凸极式、结构尺寸和重量都较大。

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