水轮发电机的结构
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2022年09月30日 17:13:14
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知识点:水轮发电机 来源:网络,如有侵权,请联系删除 (图片源于“鹏芃科艺”,下同) 水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时,将水能转换成机械能,水轮机的转轴又带动发电机的转子,将机械能转换成电能而输出。水轮发电机是水电站生产电能的主要动力设备。 水轮发电机可分为同步水轮发电机和异步水轮发电机。我国中小型电站中,基本都采用同步水轮发电机,只有很小的微型水电站有采用异步水轮发电机。平常所说的水轮发电机都是同步发电机。

知识点:水轮发电机

来源:网络,如有侵权,请联系删除

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(图片源于“鹏芃科艺”,下同)

水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时,将水能转换成机械能,水轮机的转轴又带动发电机的转子,将机械能转换成电能而输出。水轮发电机是水电站生产电能的主要动力设备。


水轮发电机可分为同步水轮发电机和异步水轮发电机。我国中小型电站中,基本都采用同步水轮发电机,只有很小的微型水电站有采用异步水轮发电机。平常所说的水轮发电机都是同步发电机。


水轮发电机按轴线位置可分为立式与卧式两类。大中型机组一般采用立式布置,卧式布置通常用于小型机组和贯流式机组。立式水轮发电机按导轴承支持方式又分为悬式和伞式两种。


水轮机的转速都比较低,特别是立式水轮机,为了能发出50Hz的交流电,水轮发电机采用多对磁极结构,对于每分钟120转的水轮发电机,需要25对磁极。由于过多磁极不易看清结构,本文展示的是一个有12对磁极的水轮机发电机模型。


水轮发电机的转子采用凸极式结构,图1是发电机的磁轭与磁极,磁极安装在磁轭上,磁轭是磁极磁力线的通路,发电机模型有南北相间的24个磁极,每个磁极上都绕有励磁线圈,励磁电源由安装在主轴端头的励磁发电机提供,或由外部的晶闸管励磁系统提供(由集电环向励磁线圈供电)。

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图1--水轮发电机转子有多对磁极


磁轭安装在转子支架上,在转子支架中心安有发电机主轴,在主轴的上端头安装有励磁发电机或集电环。轴下端有连接水轮机的法兰,见图2。

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图2--水轮发电机转子


发电机定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成,在铁芯内圆均匀分布着许多槽, 用来嵌放定子线圈,见图3。

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图3--水轮发电机定子铁芯


定子线圈嵌放在定子槽内,组成三相绕组,每相绕组由多个线圈组成,按一定规律排列,见图4。

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图4--水轮发电机定子绕组


水轮发电机安装在由混凝土浇筑的机墩上,在机墩上安装机座,机座是定子铁芯的安装基座,也是水轮发电机的外壳,在机座外壳安装有散热装置,降低发电机冷却空气的温度;在机墩上还安装下机架,下机架有推力轴承,用来安装发电机转子,推力轴承可承受转子的重量与振动、冲击等力。见图5。

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图5--水轮发电机机墩、机座、下机架


在机座上安装定子铁芯与定子线圈,见图6。

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图6--水轮发电机的定子


转子插在定子中间,与定子有很小间隙,转子由下机架的推力轴承支撑,可以自由旋转,见图7。

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图7--定子与转子安装在机座上


安装上机架,上机架中心安装有导轴承,防止发电机主轴晃动,使它稳定的处于中心位置,见图8。

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图8--水轮机发电机未盖地板


铺好上层平台地板,装好电刷装置或励磁电机,一台水轮发电机模型就安装好了,见图9。

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图9--水轮机发电机模型


上述水轮发电机模型有12对磁极,转子旋转一周将感生出12个周期的三相交流电动势。当转子转速为每分钟250转时,所发交流电的频率为50赫兹。



水轮发电机额定转速和磁极对数的关系

水轮发电机发出的电动势频率满足 f=Pn /60(Hz), 式中P为发电机磁极对数,n为转子转速。在我国 f=50 Hz,所以转速和磁极对数之间的关系为:n=3000/P。
即,如果P=1,则发电机转速为3000r/min(汽轮机通常为1对级的同步发电机);如果P=2,则发电机转速为1500r/min;如果P=3,则发电机转速为1000r/min;以此类推。
水轮发电机的额定转速优先在下列转速(r/min)中选择: 
1500,1000,750 ,600 ,500 ,428.6 ,375 ,333.3 ,300 250,214.3 ,200,187.5 ,166.7, 150 ,142.9, 136.4 ,125 ,115.4 ,107.1,100 ,93.8, 88.2 ,83.3 ,75 ,71.4 ,68.2 ,62.5,60。

推荐资料:

某处水电站发电机层和水轮机层图纸

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