1.水轮发电机结构及工作原理介绍

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1、水轮发电机结构及工作原理介绍二零一四年七月水电厂生产简图：混流式剖面：水力发电示意：轴流式剖面贯流式剖面上游大坝蓄水具有位能，具有压力的水流经拦污栅、进水口检修闸门、工作闸门及发电引水钢管进入水轮机蜗壳，初步形成环流，再经座环固定导叶分流后均匀地进入活动导叶，活动导叶开度的大小调节转轮的水流量，转轮在水的压力和速度作用下旋转，把水能（动能、势能）转换成机械能，转轮出口水流通过尾水管排至下游；水轮机大轴把转轮的转动力矩传给与水轮机大轴连接的发电机转子，并带动发电机转子转动，当发电机转子绕组中通以直流电，

2、形成磁场同时由转子旋转而产生旋转磁场。发电机定子绕组因切割转子的旋转磁场，而在发电机三相定子绕组中产生交变感应电势。当发电机三相定子绕组输出回路接负载时就产生交变三相电流，此交变电流产生的磁场在发电机定子、转子形成旋转磁场，并且定子绕组产生的旋转磁场与发电机转子的旋转磁场同向，同速，当发电机转子磁极对数p一定时，发电机的转速n与电势的频率f有严格不变的关系，即同步关系，f=p·n/60；其中f----同步发电机电势的频率(Hz);p----同步发电机的磁极对数;n----同步发电机转子的转速(r/mi

3、n)。一、水轮发电机组基本工作原理1、水能转化为机械能1）进入水轮机的水能控制P=9.81QHη,根据能量守恒，要改变P，必须调节进入水轮机的流量或者改变水头。因为水头调节范围较小（431m—440m),汛期留有防洪库容，水头调节范围更小（431m—435m)。所以一般通过调节进入水轮机的流量来改变P。通过改变活动导叶开度这一途径来调节进水量或切断水流。导叶的操作力来自液压接力器，而液压接力器则受调速器来控制。2）水电厂电能生产及送出示意图：天然水流—坝—水库—取水口—压力钢管—水轮机—发电机—输变电

4、装置—用户3）流量的调节过程：调节命令（上位机）—机组现地LCU—调速器电气部分—调速器机械部分—液压接力器—控制环—导叶拐臂—导叶开度改变—改变进入水轮机的流量。4）请写出有功功率与水头和流量的关系式。5）请说出我厂设计防洪水位是多少？6）请简要说明进入水轮机流量调节过程？2、机械能转变为电能水流驱动水轮机转动带动同轴发电机转动1）发电机工作基本原理—电磁感应原理，导线切割磁力线将感应电动势，闭合导线产生交变电流。在工程上由于电枢绕组庞大，故电厂一般采用移动磁力线去切割固定不动的电枢绕组。当定子绕组

5、流过三相交流电流以后产生一个旋转磁极，该磁极的转速称为同步转速，旋转磁极与转子磁极产生相互作用力，二者之间的角度决定了力的大小(有功负荷大小）和性质（发电机或电动机）。发电机的转速n与电势的频率f有严格不变的关系，即同步关系，f=p*n/60。2）发电机调压过程：由电磁感应定律E=L*dφ/dt可知改变等式右侧任意一个参数就可以改变感应电势E，但一般L不可改变，同步发电机磁力线切割速度不可改变，所以一般通过改变磁通强度（磁力线密度）来调整电压，要改变磁通强度必先改变励磁电流强度，也就是平时改变可控硅导

6、通角。3）电压调整过程：电压调整命令—现地LCU—可控硅导通角—转子电压—转子电流—磁通—感应电动势改变4）我厂机组额定转速为93.75r/min，请计算有多少对磁极？1.混流式2.轴流式低水头轴流式水轮机转轮高水头轴流式水轮机转轮3.其他斜流式水轮机水泵水轮机转轮导水机构控制环导叶连杆活动导叶导叶套筒顶盖底环4.发电机机组转子吊装水轮发电机组的型式按布置方式分：可分为卧式和立式两种。卧式水轮发电机适合中小型、贯流及冲击式水轮机。一般低、中速的大、中型机组多采用立式发电机。按推力轴承位置分：立式发电机

7、又分为悬式和伞式两种。推力轴承位于转子上方的发电机称为悬式发电机，它适用于转速在100r/min以上。推力轴承位于转子下方的发电机称为伞式发电机，无上导的称为全伞式，有上导的称为半伞式，它适用于转速在150r/min以下。按冷却方式分：可分为空气冷却和水冷却两种。水轮发电机的主要作用将水轮机旋转的机械能最终转换成电能，其结构与性能的好坏对电站的安全、稳定、高效运行起着致关重要的作用。水轮发电机组成主要由定子、转子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器等部件组成。水轮发电机定子结构水轮发电机定子主要由

8、机座、铁芯和三相绕组线圈等组成。铁芯固定在机座上。三相绕组线圈嵌装在铁芯的齿槽内。发电机定子机座、铁芯和三相绕组统一体统称为发电机的定子，也称为电枢。立轴水轮发电机定子结构机座铁心线圈定子定子铁芯定子绕组出口母线中性点串联变出口定子机座空冷器空冷器支架暖风窗机座定子机座一般呈圆形，小容量水轮发电机多数采用铸铁整圆机座，也有采用钢板焊接的箱形结构；容量较大的水轮发电机的机座由钢板制成的壁、环、立筋及合缝板等零件焊接组装而成。机座应有足够的刚度，同时还应能适