水轮发电机基本知识介绍
水轮发电机组基础知识培训
2.5 混流式水轮机的导水机构： 导水机构由导叶、导叶传动机构（包括转臂、连杆和控制环等）、接力器、顶盖、底 环及轴承组成。 作用：①、当机组的负荷发生变化时，用来调节进入水轮机转轮的水量，改变水轮机的出 力，使其与水轮发电机的电磁功率相应。 ②、正常与事故停机时，用来截断水流，使机组停止转动。 ③、水轮机运行时，使水流按有利的方向均匀地流入转轮。
1.2.2 流量： 单位时间内通过水轮机的水流体积称为流量，其代表符号为Q，单位为m³ /s. 1.2.3 出力和效率： 单位时间内水轮机主轴所输出的功称为水轮机的出力。又可以称为功率，用N表示，单 位用KW表示。 eg：具有一定水头和流量的水流通过水轮机时，水流的出力为： Ns=9.81QH（kw） 但水轮机不可能将水流的出力全部转换和输出，由于水轮机在能量转换的过程中，会 产生一定的损耗，因此水轮机的出力必然小于水流的功率。 水轮机的出力N与水流的功率Ns之比，称为水轮机的效率，用η表示，即 η=N/Ns （%） 由上可得出，水轮机的出力又可写成: N=Nsη=9.81QHη (kw)
1.3 水轮发电机的分类和型号： 1.3.1 水轮机的类型：
水流的压力能转 变为机械能
水轮机
水流的高速射流动能 转变为机械能
反击式水轮机
斜流式
贯流式
冲击式水轮机
混流式
切击式 双击式
轴流式
斜击式
1.3.1.1
反击式水轮机类型：
①、混流式水轮机：混流式水轮机结构简单，运行可靠， 效率高，应用于水头，大、中、小 型高水头电站 。
水流
水流
斜流式水轮机
1.3.1.2
冲击式水轮机类型：
①、切击式（水斗式）水轮机：结构简单，射流在转轮旋 转平面之内。用于水头大于100m的中、小型高水头小流量 电站。
(整理)水轮发电机基本知识介绍
水轮发电机基本知识介绍一. 关于发电机电磁设计水轮发电机电磁设计的任务是按给定的容量、电压、相数、频率、功率因数、转速等额定值和其他技术要求来确定发电机的有效部分尺寸、电磁负荷、绕组数据及性能参数等。
水轮发电机电气参数的选择，主要依据电力系统对电站电气参数和主接线的要求，同时根据《水轮发电机基本技术条件》、《导体和电器设备选择设计技术规定》等相关规范来选择，当然也要根据具体电站的要求。
在电磁设计过程中考核的几个主要参数：磁密，定、转子线圈温升，短路比，主要电抗，效率，飞轮力矩。
二. 电磁设计需要输入的基本技术数据（一）额定容量、有功功率、无功功率和功率因数的关系Φ--发电机输出电流在时间相位上滞后于电压的相位角额定容量S=√3U N I N =22Q P有功功率P=√3U N I N cos φ=S ·cos φ无功功率Q=√3U N I N sin φ=S ·sin φcos φ= SP （二）发电机的电磁计算需要具备以下基本的额定数据：功率/容量，功率因数，电压，转速（极数），频率，相数，飞轮力矩（转运惯量）1. 额定容量（视在功率）或者额定功率（有功功率）S=φcos P （kV A / MV A ） P=水轮机额定出力×发电机效率 （kW / MW ）发电机的容量大小更直接反映发电机的发电能力。
有功功率结合功率因数才能完整反映发电机的输出功率能力。
2. 额定功率因数cos φ发电机有功功率一定时，cos φ的减小，可以提高电力系统稳定运行的功率极限，提高发电机的稳定运行水平；同时由于增大了发电机的容量，发电机造价也增加。
相反，提高额定功率因数，可以提高发电机有效材料的利用率，并可提高发电机的效率。
近年来由于电力系统容量的增加，系统装设同步调相机和电力电容器来改善其功率因数，以及远距离超高压输电系统使线路对地电容增大，发电机采用快速励磁系统提高稳定性，使发电机额定功率因数有可能提高。
水轮发电机结构及工作原理介绍
水流冲击水轮机叶片带动水轮机旋 转
发电机将机械能转化为电能
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水轮机通过传动装置将机械能传递 给发电机
电能通过输电线路传输到电网供用 户使用
效率定义：发电机在单位时间内输出的电能与消耗的机械能之比 影响因素：发电机的设计、制造、运行条件等 提高效率的方法：优化设计、提高制造精度、改善运行条件等 效率计算公式：η=P/P0其中P为输出电功率P0为输入机械功率
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汇报人：
农村地区：为偏 远地区提供电力 供应
城市景观：作为城 市景观的一部分提 供照明和装饰
水利工程：用于 水利工程的监测 和控制
环保领域：用于 污水处理和环保 监测
水轮发电机的优缺 点
清洁能源：水 轮发电机利用 水能发电是一
种清洁能源
效率高：水轮 发电机的效率
较高可达到 90%以上
运行成本低： 水轮发电机的 运行成本较低 维护费用也较
水轮发电机的工作原理：水流通过水轮机带动发电机转子旋转产生电能 发电机的运行特性：根据水流量、水头、转速等因素调整发电机的输出功率和频率 发电机的运行状态：正常运行、停机、故障等 发电机的维护和保养：定期检查、维护和保养确保发电机的正常运行和寿命
水轮发电机的类型
工作原理：利 用水流的冲击 力推动水轮机 旋转从而带动
水轮发电机结构及工 作原理介绍
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水轮发电机的结构
水轮发电机的工作 原理
水轮发电机的类型
水轮发电机的应用 场景
水轮发电机的优缺 点
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水轮发电机的结构
水轮发电机的工作原理
水轮发电机的工作原理水轮发电机是一种利用水流的动能来驱动发电机产生电能的设备。
它是一种非常常见且有效的发电方式，被广泛应用于水力发电站和小型水电站中。
水轮发电机的工作原理可以简述为水驱动叶轮旋转，从而带动发电机发电。
下面详细介绍水轮发电机的工作原理。
1. 水轮发电机的构造- 水轮发电机主要由水轮机、发电机、发电机调速器和控制系统等组成。
- 水轮机是核心部件，由机壳、导叶、叶轮、轴等组成。
其中，叶轮通过水的冲击力旋转，将水的动能转化为机械能。
- 发电机则将机械能转化为电能，通过正常的电路连接将电能输送到电网或存储设备中。
- 发电机调速器负责控制叶轮的转速，以保持稳定的输出电压。
2. 水轮机的工作原理- 当水流经过水轮机时，根据动量守恒定律，水流的动能会转化为叶轮的动能。
此时水轮机中的叶轮开始旋转。
- 叶轮旋转的速度与水流的流速、叶轮的形状以及进入叶轮的水流角度有关。
因此，调整这些参数可以改变发电机的输出功率。
- 叶轮就像一个转子，将水的动能转化为机械能。
其构造使得能够最大化地利用水流的动能。
3. 发电机的工作原理- 叶轮通过轴将转动的机械能传递给发电机。
发电机内部的转子通过旋转的磁场感应电流，从而发生电磁感应现象。
- 根据法拉第电磁感应定律，转子中产生的电动势会引起电流的流动，从而产生电能。
- 发电机内部的线圈和磁铁组成的电磁感应系统是实现电能转换的关键。
4. 发电机调速器的工作原理- 为保持发电机的输出电压恒定，调速器会通过监测输出电压的变化，反馈控制叶轮的转速。
- 当输出电压低于设定值时，调速器会增加叶轮的转速，增加电能的输出。
反之亦然。
- 调速器还可以根据外部的需求或变化的水流量来自动调整叶轮的转速。
总结起来，水轮发电机的工作原理就是利用水流的动能将水轮旋转，进而带动发电机发电。
水轮发电机的构造包括水轮机、发电机、发电机调速器和控制系统。
水轮机将水的动能转化为机械能，发电机则将机械能转化为电能。
水轮发电机讲义
一、水轮发电机的发展
➢ 中国在1949年以前自制的水轮发电机单机容量不 超过200kW,1949年以后电机工业获得了蓬勃的发 展，1958年已能生产7.25万kW单机，1972年已制 造出30万kW双水内冷水轮发电机。
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
➢ 机架 – 机架是立轴水轮发电机安置推力轴承、导轴承、制动
器及水轮机受油器的支撑部件，是水轮发电机较为重 要的结构件。 – 机架由中心体和支臂组成，一 般采用钢板焊接结构，中心体 为圆盘形式，支臂大多为工字 梁形式。 – 机架按其所处的位置分为上、 下机架，按承载性质分为负 荷机架和非负荷机架 。
三、水轮发电机的原理
➢ 无功的类型： 容性无功：由于电容器是储存电场能量的元件，当电 容器加上交流电压后，电压交变时，响应的电场能量 也随着变化。当电压增大，电流及电场能量也就相应 加强，此时电容器的电场能量就将外电源供给的能量 以电场能量形式储藏起来；当电压减小和电场能量减 弱时，电容器把电场能量释放并输回到外面电路中。 交流电容电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与电 场能量之间的往复转换。
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
➢ 磁轭与转子支架 –磁轭的作用是构成磁路并固定磁极。 –转子支架的作用是固定磁轭。 –对于定子铁芯外径小于325cm的中小容量的水轮发 电机，磁轭可用铸钢或整圆的厚钢板制造，不需要 专门的转子支架。 –对于定子铁芯外径较大的水轮发电机，磁轭通过 转子支架和主轴连成一体。 –磁轭的外缘加工有T尾、鹇尾槽或螺孔，用以固定 磁极。
二、水轮发电机结构
➢ 定子： 水轮发电机的静止部件,主要由机座、铁芯和三相绕组 线圈（线棒）、铜环引线（汇流排）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。
水轮发电机组培训课件
制动系统
• 发电机采用机械制动的方式，在下机架支臂上均匀装设了 4只具有气复位功能的制动器，每个制动器上均安装了复 位信号发送装置，制动器也作为发电机转子顶起装置的一 部分。
集电环和碳刷 • 发电机最上端的集电环和碳刷，其作用是将静止
的励磁系统输出的电流送入旋转的转子线圈。
下风罩
• 下风罩安装在主轴法兰连接处，构成发电机的密闭仓，下 风罩也作为发电机的安装平台及水轮机吊车的支撑体。
• 检修密封在工作密封下方，采用空气压迫橡胶带式密封结构，当机组检修时，向空气 围带内充入0.5-0.7MPa压缩空气，橡胶围带膨胀而使围带的密封唇边与主轴贴紧起到 密封作用。正常运行中严禁将检修密封投入，否则会造成橡胶围带磨损损坏。
• 定子 • 转子 • 上机架 • 下机架 • 空气冷却系统 • 制动系统 • 集电环和刷架 • 检测保护系统 • 灭火系统 • 上盖板和下风罩 • 大轴等部分组成。
尾水管
• 尾水管结构：锥管、肘管。 • 尾水管作用：锥管主要为转轮室补气测压监视；肘管主要
作用是排水、补气测压监视。
导水机构
• 水轮机导水机构的作用，主要是形成和改变进入转轮水流 的环量，采用转动式的性能良好的多导叶控制，保证水流 以很小的能量损失，在不同的流量下沿圆周均匀进入转轮。
主轴
• 水导轴承为自循环稀油润滑筒式轴承，外循环冷却，采用巴氏合金轴 瓦，具有自润滑循环方式，运行中透平油因离心力从转动油盆自下沿 轴瓦上约45°的螺旋导油槽进入上油盆，其间对轴瓦进行润滑、冷却， 透平油在上油盆内进行冷却，冷却后因自重又回到转动油盆中，如此 往复不止从而起到润滑和冷却的效果。
轴承密封
• 主轴密封分工作密封和检修密封两种。
• 工作密封采用活塞式橡胶平板接触密封，由转环、密封座、橡胶密封环等组成，工作 时，通过技术供水将橡胶密封环顶起，与转环直接接触，达到密封的效果。橡胶密封 环通过泄漏水进行润滑、冷却，磨损后可自动调整复位，上密封座上有压力水进口和 排沙口，密封效果较好。
水轮发电机原理
水轮发电机原理【导语】水轮发电机是利用水流的动力驱动水轮产生机械能，并通过发电机将其转化为电能的设备。
本文将介绍水轮发电机的原理及其分类。
一、水轮发电机原理水轮发电机是利用水流的动力产生机械能，再通过发电机将其转化为电能的设备。
水轮发电机主要包括水轮、传动系统和发电机三部分。
在水轮的作用下，水流转动叶轮，叶轮产生机械能并传递给传动系统。
传动系统将叶轮的旋转转化为高速旋转的电机转子，再通过电磁感应原理将机械能转化为电能，最终输出电力。
二、按类划分1. 按水轮分类水流作用下的水轮发电机主要分为三类：重力水轮、压力水轮和速度水轮。
重力水轮是利用水的自然落差来产生机械能的水轮发电机。
常见的有悬挂式、横轴式和斜轴式等类型。
悬挂式重力水轮通常安装在水流下方，水流通过悬挂的水轮，产生机械能推动轮轴转动。
横轴式重力水轮通常嵌入到水流底部的岩石中，水流沿着底部流过，从而推动水轮旋转。
斜轴式重力水轮则是通过水流的冲击推动水轮旋转，产生机械能。
压力水轮是利用水的压力来产生机械能的水轮发电机。
常见的有水轮式、离心式和混合式等类型。
水轮式压力水轮通常安装在水流顶部，水从轮底进入水轮，产生压力推动水轮旋转。
离心式压力水轮则是利用水流的离心力产生机械能，从而推动水轮旋转。
混合式压力水轮则结合了以上两种方式，既利用水流的压力也利用水流的离心力，产生机械能。
速度水轮是利用水的流速来产生机械能的水轮发电机。
常见的有斜板式、水泵式和喷射式等类型。
斜板式速度水轮利用水流的冲击力产生机械能。
水泵式速度水轮则是利用水泵的作用，将水流加速到一定速度，从而推动水轮旋转。
喷射式速度水轮是利用水流的喷射力，推动水轮旋转，产生机械能。
2. 按应用领域分类水轮发电机也可以按照其应用领域进行分类。
在发电行业中，水轮发电机主要分为大型水电站和小型水电站两类。
大型水电站一般建设在水力资源丰富、水流量较大、水头高度较大的地区，具有稳定的发电能力和经济性。
小型水电站则建设在水力资源不够丰富、水流量较小、水头高度较低的地区，可以满足当地小范围的供电需求。
水轮发电机常识
水轮发电机一、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。
二、水轮发电机的基本工作原理在结构上水轮发电机是一种凸极式三相同步发电机，其磁极一个个地挂在磁轭外圆上并突出在外。
由于水轮机的转速较低，要发出工频电能，相应的发电机的极数就比较多，所以做成凸极式在结构工艺上就比较简单。
发电机定子铁芯部分开有槽，槽内安放三个绕组，代表三相定子绕组；定子内部为转子，主要由磁极、励磁绕组和转轴等组成。
将直流电流引进励磁绕组后将会建立磁场（改磁场对转子来说是恒定的），当水轮机拖动发电机转子旋转时，旋转的转子磁场切割定子铁芯内的导线，在定子绕组中就会产生三相感应电势，当电枢绕组与外界三相对称负载借同时，定子绕组内将产生交流电流。
三、水轮发电机组的型式1、按布置方式分：可分为卧式和立式两种。
（1）卧式水轮发电机适合中小型、贯流及冲击式水轮机。
（2）一般低、中速的大、中型机组多采用立式发电机。
2、按推力轴承位置分：立式发电机又分为悬式和伞式两种。
（1）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。
（2）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。
3、按冷却方式分：可分为空气冷却和水冷却两种。
四、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。
1、定子的结构：水轮发电机定子主要由机座、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如下图：线圈铁心机座（1）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。
水轮发电机
分类
水轮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。伞式水轮发电机按导轴承 位于上下机架的不同位置又分为普通伞式、半伞式和全伞式。悬式水轮发电机的稳定性比伞式好，推力轴承小， 损耗小，安装维护方便，但钢材耗量多。伞式机组总高度低，可降低水电站厂房高度。卧式水轮发电机一般用于 转速大于375r/min的情况，以及一些小容量电站。水轮发电机
趋势
发展方向
行业报告
主要为提高水轮发电机的单机容量向巨型机组发展，为了提高其可靠性和耐久性，在结构上采用不少新技术。 例如为解决定子的热膨胀而用定子浮动结构、斜支承等，转子采用圆盘式结构。为解决定子线圈的松动，用弹性 楔下垫条以防止线棒绝缘磨损。改进通风结构，减少风损和端部涡流损耗以进一步提高机组效率。①随着水泵水 轮机制造技术的发展，发电电动机的转速和容量也在增大，向大容量高转速发展。世界上装有大容量、高转速发 电电动机的已建蓄能电站有英国的迪诺威克抽水蓄能电站（33万kVA、500r/min）等。②采用双水内冷发电电动 机,定子线圈、转子线圈及定子铁芯用离子水直接内冷方式可提高发电电动机的制造界限。美国拉孔山抽水蓄能电 站的发电电动机（42.5万kVA、300r/min）,也采用双水内冷。③磁推力轴承的应用。随着发电电动机容量增大转 速增高，机组的推力负荷及起动转矩也在增加。用了磁推力轴承后，推力负荷由于加上了与重力反方向的磁吸引 力，从而减少了推力轴承的荷载,减小了轴面阻力损失,降低了轴承温度和提高了机组效率，起动阻力矩也减小。 韩国的桑朗京抽水蓄能电站的发电电动机（33.5万kVA、300r/min）即采用磁推力轴承。
特点
水轮发电机小知识
1、导叶分段关闭规律的作用导叶分段关闭规律的作用是：在机组发生事故或甩负荷时要求导叶迅速关闭，在导叶迅速关闭过程中，输水管道的压力和机组转速均要暂态上升，特别是轴流式机组，由于水锤的作用还会导致机组转轮上抬，严重威胁水轮发电机组的安全运行。
为此，在满足调节保证值的条件下，将接力器关闭特性设计为折线关闭特性，有效地减少关机过程中水压上升值和抬机量。
2、水轮机转轮静平衡试验的目的水轮机转轮静平衡试验的目的是为了消除由于水轮机转轮在铸造加工，尤其是经过多次补焊处理过程中出现的质量偏心。
由于质量偏心的存在使机组在运行中产生一个附加离心力，如果该力较大，很可能导致水轮机转轮的水力不平衡，主轴摆度增大，轴承偏磨以及不同形式、不同程度的机组振动等不良现象，影响机组安全稳定运行。
3、立式水轮发电机导轴承有何作用?一个性能良好的导轴承的主要标志是什么？立式水轮发电机导轴承的作用是：承受机组转动部分的径向机械不平衡力和电磁不平衡力，使机组轴线在规定数值范围内摆动。
一个性能良好的导轴承的主要标志是：(1)能形成足够的工作油膜厚度;(2)瓦温应在允许范围之内，一般在50℃左右;(3)循环油路畅通，冷却效果好;(4)油槽油面和轴瓦间隙满足设计要求;(5)密封结构合理，不甩油;(6)结构简单，便于安装和检修。
水轮机补气装置的作用是什么?常用的有哪几种补气方式?混流式水轮机一般在30%～60%额定出力时容易在尾水管内发生水流涡带，引起空腔汽蚀和机组振动。
补气装置的作用，就是在机组出现不稳定工况时，补入空气，可增加水的弹性，改善机组的运行条件。
同时，由于补气破坏了真空，还能防止机组突然甩负荷导水机构紧急关闭时，由于尾水管内产生负水击，下游尾水反冲所产生的强大冲击力或抬机现象。
补气分自然补气和强迫补气两种方式。
一般均采用自然补气，只有在水轮机吸出高度H。
的负值较大，尾水管内压力较高，很难用自然补气方式补气时，才采用压缩空气强迫补气方式。
水轮机知识
水轮机知识1．什么是水力机械？分为几类？在液体的水和固体机械之间进行机械能转换的机器称为水力机械。
水力机械可分为水力原动机、水力工作机、可逆式水力机械、液力传动装置和水力推进器等五类。
前两类是基本的，而后三类是派生的。
2．水轮机有哪些工作参数？水轮机的基本工作参数有水头、流量、转速、出力和效率。
水轮机水头是指水轮机进口断面与其出口断面的单位重量水流能量的差值，用H表示，单位为m。
水轮机流量是指单位时间内通过水轮机过水断面的水流体积。
水轮机转速是指水轮机主轴每分钟旋转的次数。
水轮机出力是指水轮机轴端输出的功率。
水轮机效率是指水轮机出力与水流出力之比。
3. 水轮机有哪几种类型？水轮机可分为反击式和冲击式两大类。
反击式水轮机包括混流式水轮机(HL)、轴流定桨式水轮机(ZD)、轴流转桨式水轮机(ZZ)、斜流式水轮机(XL)、贯流定奖式本轮机(GD)和贯流转桨式水轮机(GZ)六种型式。
冲击式水轮机包括水斗式(切击式)水轮机(CJ)、斜击式水轮机(XJ)和双击式水轮机(SJ)三种形式。
4．什么是反击式水轮机和冲击式水轮机？将水流的位能、压能和动能转换成固体机械能的水轮机称为反击式水轮机。
将水流的动能转换成固体机械能的水轮机称为冲击式水轮机。
5．混流式水轮机的特点及适用范围？混流式水轮机又称法兰斯式水轮机，水流由径向进入转轮，大体沿轴向流出。
混流式水轮机应用水头范围较大，结构简单，运行可靠，效率高。
是现代应用最广泛的水轮机之一。
水头适用范围50～700m。
6．轮流式水轮机的特点及适用范围？轴流式水轮机，转轮区域内水流沿轴向流动，水流在导叶与转轮间由径向转为轴向。
定桨式结构简单,但它在偏离设计工况时效率会急剧下降,适用于功率不大及水头变化幅度较小的电站,一般水头范围3～50m。
转桨式结构较复杂，它通过桨叶的转动与导叶的转动相互配合，实现导叶与桨叶的双重调节，扩大了高效区的出力范围，有较好的运行稳定性。
目前，应用水头范围从几米直到50～70m。
水轮发电机的工作原理
水轮发电机的工作原理一、引言水轮发电机是一种利用水能来发电的设备。
它的工作原理基于水能转化为机械能，再经由发电机将机械能转化为电能。
本文将详细探讨水轮发电机的工作原理及其组成部分。
二、水轮发电机的组成部分水轮发电机主要由以下几个部分组成：2.1 水轮水轮是水轮发电机的核心部分，负责将水能转化为机械能。
水轮根据其结构分为垂直轴水轮和水平轴水轮两种类型。
水轮一般由叶片、轮毂和轮缘组成，叶片的形状和倾角对产生的机械能有重要影响。
2.2 水力引导装置水力引导装置负责引导水流进入水轮，并给予它足够的动能。
常见的水力引导装置包括引水渠、水闸、导管等。
水力引导装置的设计和构造对水轮发电机的效率和性能有着重要影响。
2.3 发电机发电机是将水轮转动的机械能转化为电能的关键部件。
它由定子和转子组成，通过电磁感应原理实现机械能到电能的转换。
发电机的转速、功率和效率是衡量水轮发电机性能的重要指标。
2.4 输电系统输电系统包括发电机输出的电力传输、变压和配电等环节。
高压输电线路将发电机产生的电能传输到远离发电站的地方供电使用。
三、水轮发电机的工作原理水轮发电机的工作原理可以概括为以下几个步骤：3.1 水流入水轮水流经过水力引导装置，被引导进入水轮，水轮开始转动。
水流对水轮叶片的冲击力使叶片转动。
3.2 机械能转换水轮的叶片转动带动轮毂和轮缘一起转动。
水轮的转动将水能转化为机械能，即旋转动能。
3.3 动能转换为电能水轮的转动带动发电机转子快速旋转。
发电机内的转子和定子之间产生电磁感应，将机械能转化为电能。
电能通过输出终端连接到输电系统，供电使用。
3.4 水的排放水在经过水轮后会失去大部分能量，因此需要将已转化能量的水排放。
排放的水流通过溢流口或下泄口流出，重新进入自然水体中。
四、水轮发电技术的发展水轮发电技术经过多年的发展，不断提高了发电效率和可靠性。
目前，水轮发电机已经广泛应用于各种规模的水电站。
4.1 提高水轮效率随着水力学和材料科学的发展，水轮的设计和制造技术不断改进，以提高水轮的效率。
水轮发电机结构及工作原理介绍
水轮发电机结构及工作原理介绍水轮发电机是一种利用自然水流的动能来产生电能的装置。
它是电力工业中最为常见的发电机之一，被广泛应用于水力发电站和小型水电站中。
本文将介绍水轮发电机的结构组成及其工作原理。
一、水轮发电机的结构组成1. 水轮机水轮机是水轮发电机中的核心部件，它通过水的冲击力将水的动能转化为机械能。
水轮机通常由转子、转子叶片和轴组成。
转子是水轮机的主要部件，负责承载叶片和转动。
转子叶片用来接收水流冲击力，将动能转化为转子运动能量。
轴则将转子连接到发电机，使其能够转动。
2. 水导装置水导装置是控制水流进入水轮机的装置，它的作用是将水流引导到水轮机的转子上。
水导装置通常由水闸、引水渠和水轮机进水口组成。
水闸和引水渠用来控制水流的流量和流速，可以根据实际需要进行调节。
水轮机进水口是水流进入水轮机转子的地方，需要保证水流的稳定和流量的均匀分布。
3. 输电系统输电系统是将水轮发电机产生的电能传输到用户端的系统。
它由发电机、变压器、输电线路和配电系统组成。
发电机是将机械能转化为电能的设备，它通过转子的旋转产生感应电动势，从而产生交流电。
变压器负责将发电机产生的低电压升高为输电线路所需的高电压，以减少输电损耗。
输电线路将电能从发电厂传输到用户端，而配电系统则将电能从输电线路引导到用户家庭或工厂。
二、水轮发电机的工作原理水轮发电机的工作原理基于水能转化为机械能，再由机械能转化为电能的过程。
其工作原理可以概括为以下几个步骤：1. 水的冲击力当水流通过水闸和引水渠进入水轮机时，会受到水轮机转子上叶片的阻力，从而产生冲击力。
这种冲击力将水的动能转化为机械能，使转子开始旋转。
2. 转子的旋转转子受到冲击力作用后开始旋转，旋转的速度取决于水流的流量和水轮机的设计。
转子旋转会带动轴一起旋转，将机械能传递到发电机中。
3. 感应电动势转子的旋转会产生变化的磁场，使静子（固定在发电机内部的零部件）中的导体产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动时，会在导体两端产生电势差，即感应电动势。
水轮发电机基本知识介绍
⽔轮发电机基本知识介绍⽔轮发电机基本知识介绍⼀. 关于发电机电磁设计⽔轮发电机电磁设计的任务是按给定的容量、电压、相数、频率、功率因数、转速等额定值和其他技术要求来确定发电机的有效部分尺⼨、电磁负荷、绕组数据及性能参数等。
⽔轮发电机电⽓参数的选择，主要依据电⼒系统对电站电⽓参数和主接线的要求，同时根据《⽔轮发电机基本技术条件》、《导体和电器设备选择设计技术规定》等相关规范来选择，当然也要根据具体电站的要求。
在电磁设计过程中考核的⼏个主要参数：磁密，定、转⼦线圈温升，短路⽐，主要电抗，效率，飞轮⼒矩。
⼆. 电磁设计需要输⼊的基本技术数据（⼀）额定容量、有功功率、⽆功功率和功率因数的关系Φ--发电机输出电流在时间相位上滞后于电压的相位⾓额定容量S=√3U N I N =22Q P有功功率P=√3U N I N cos φ=S ·cos φ⽆功功率Q=√3U N I N sin φ=S ·sin φcos φ= SP （⼆）发电机的电磁计算需要具备以下基本的额定数据：功率/容量，功率因数，电压，转速（极数），频率，相数，飞轮⼒矩（转运惯量）1. 额定容量（视在功率）或者额定功率（有功功率）S=φcos P （kV A / MV A ） P=⽔轮机额定出⼒×发电机效率（kW / MW ）发电机的容量⼤⼩更直接反映发电机的发电能⼒。
有功功率结合功率因数才能完整反映发电机的输出功率能⼒。
2. 额定功率因数cos φ发电机有功功率⼀定时，cos φ的减⼩，可以提⾼电⼒系统稳定运⾏的功率极限，提⾼发电机的稳定运⾏⽔平；同时由于增⼤了发电机的容量，发电机造价也增加。
相反，提⾼额定功率因数，可以提⾼发电机有效材料的利⽤率，并可提⾼发电机的效率。
近年来由于电⼒系统容量的增加，系统装设同步调相机和电⼒电容器来改善其功率因数，以及远距离超⾼压输电系统使线路对地电容增⼤，发电机采⽤快速励磁系统提⾼稳定性，使发电机额定功率因数有可能提⾼。
水轮发电机结构介绍
水轮发电机结构介绍水轮机是水轮发电机的核心部件，它直接受到水流的作用，将水的动能转化为机械能。
水轮机一般由水轮叶片、转轴和轴承组成。
水经过水轮叶片时，叶片会受到水流的冲击力，从而转动水轮。
水轮的转动会带动转轴一起旋转，使得机械能得以传递到发电机上。
水轮叶片的形状和数量不同，可以分为斜梁式、斜流式、直径式等，根据不同的水流特性选择合适的水轮叶片。
发电机是水轮发电机的关键组件，它负责将转动的机械能转化为电能。
发电机一般由定子和转子组成。
定子是固定不动的部件，它包含有一组线圈，通过电流流过线圈产生磁场。
转子则是旋转的部件，它由磁铁构成，当转子旋转时，磁铁与定子的磁场发生相互作用，从而产生电流。
这个原理被称为电磁感应。
通过调整转子的速度和磁场的强度，可以控制生成的电流大小和频率，实现电能的稳定输出。
控制系统是水轮发电机的重要组成部分，它负责监测和控制水轮发电机的运行状态。
控制系统一般由传感器、调速装置和自动化控制装置等构成。
传感器用于测量和监测水流的流量、压力等参数，以及发电机的转速、温度等状态。
调速装置用于控制水轮的转速，保持其在合理的范围内，使得发电机输出的电能稳定。
自动化控制装置可根据传感器的反馈信号，对水轮和发电机进行智能化控制，实现自动化运行。
此外，水轮发电机还需要配备水泵、调节阀和润滑系统等辅助设备。
水泵用于将水引导到水轮发电机，提供水流能量。
调节阀用于调节水流的压力和流量，优化水轮发电机的工作效率。
润滑系统则是对水轮发电机的轴承和机械部件进行润滑，降低摩擦损耗，延长使用寿命。
总之，水轮发电机是一种通过水流驱动的发电装置，由水轮机、发电机和控制系统等组成。
它利用水的动能转化为机械能，再将机械能转化为电能。
水轮发电机在水力发电中起到至关重要的作用，它可以通过合理的设计和控制，实现高效稳定的电能输出。
随着技术的发展，水轮发电机的结构和性能还将进一步优化和改进，为可持续发展提供更多清洁能源。
水轮发电机的结构讲义
发电机部分
定子
固定部分，产生磁场，通常由铁芯和绕组组成。
转子
转动部分，在定子磁场中转动，产生感应电动势， 驱动发电机转动。
03
水轮发电机的运行原理
水能转化为机械能
当水流通过水轮机的转轮时，转轮会受到水流的冲击力 而旋转，将水能转化为机械能。
水流的速度、水轮机的转速以及转轮的形状等因素都会 影响水能转化为机械能的效率。
广。
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水轮发电机的历史与发展
总结词
水轮发电机自19世纪末发明以来，经历了多个发展阶段，技术不断进步，已成为现代可再生能源的重要组成部分。
详细描述
水轮发电机自1878年由法国工程师Gustave Eiffel发明以来，经历了多个发展阶段。最初的水轮发电机采用直流 发电方式，后来逐渐发展为交流发电。随着科技的不断进步，水轮发电机的效率和可靠性得到了显著提高。如今， 水轮发电机已成为现代可再生能源的重要组成部分，广泛应用于水电站建设。
水轮发电机的应用领域
水力发电
潮汐能利用
水轮发电机是水力发电的核心设备， 通过水流驱动水轮机转动，进而带动 发电机发电。
潮汐能发电利用潮汐能驱动水轮发电 机组发电，是可再生能源利用的一种 形式。
抽水蓄能
抽水蓄能电站利用水轮发电机作为抽 水蓄能的动力设备，在电力需求低谷 时段将水抽到高处储存，在电力需求 高峰时段放水发电。
水轮发电机的种类与特点
总结词
水轮发电机根据水流能量的利用方式可分为反击式和 冲击式两种类型，各有其特点和应用范围。
详细描述
水轮发电机根据水流能量的利用方式可分为反击式和 冲击式两种类型。反击式水轮发电机利用水流在引水 系统中产生的压力和动能，通过水轮机将能量转化为 旋转机械能，再带动发电机发电。冲击式水轮发电机 则是利用自由落体的水流的动能，通过喷嘴和转轮将 能量转化为旋转机械能。两种类型的水轮发电机各有 其特点和应用范围，可根据实际情况选择使用。
水轮发电机基本常识-简
水轮发电机基本常识水轮发电机组的用途。
水轮发电机组是将具有一定高度的水头和流量的水的动能和势能转换为机械能并最终转换成电能的装置。
水轮发电机设备是一种集合了多种学科和技术的工业产品，其中包括流体力学、工程力学、材料力学等多学科和机械、冶金、电子、计算机、自动控制等多门技术产物。
水力发电站及其主要的设备——水轮发电机组是现代工业和现代生活的一项重要设备。
发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。
水力发电站水力发电是大自然赐给人类的一种清洁能源，就像风能、太阳能一样，是可以再生、取之不尽，用之不绝，无污染的能源。
水力发电站运行费用低，便于电力调峰。
尽管水力发电站造价较高，水电建设成本高于火电建设成本约40％，然而由于能满足较高的环保要求，考虑到火电厂燃料的燃烧在脱硫、脱硝、脱尘等方面所需资金约占投资的 1／3，水、火电建设成本也就相差不多了。
至于运行成本，水电明显优于火电：在中国，水电为0．04-0．09元／kwh，而火电为0．19元／kwh(火电燃料的购买和运输费用就占去50％一70％)。
除了上述经济效益，开发水电还具有防洪、航运、供水、灌溉、旅游等综合效益。
因此，自1888年美国人建成世界上第一座水电站以来，各国都很重视水电站的兴建。
发达国家的可用水电资源在20世纪60年代即已基本开发完。
到80年代,世界最大水电站──长江三峡水电站的设计装机容量为1260万千瓦（机组容量70万千瓦）。
水力发电站规模分类：按照中国水利部部颁标准分为：1、大型水力发电站：容量大于250MW为大型水力发电站。
2、中性水力发电站：装机容量50～250MW的为中型水力发电站。
3、小型水力发电站: 装机容量小于50000kW的为小型水力发电站。
4、微型水利发电站：装机容量100KW以下的为微型水力发电站小型水电站枢纽工程主要由哪几部分组成？主要由挡水建筑物(坝)、泄洪建筑物(溢洪道或闸)、引水建筑物(引水渠或隧洞，包括调压井)及电站厂房(包括尾水渠、升压站) 四大部分组成。
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水轮发电机基本知识介绍一. 关于发电机电磁设计水轮发电机电磁设计的任务是按给定的容量、电压、相数、频率、功率因数、转速等额定值和其他技术要求来确定发电机的有效部分尺寸、电磁负荷、绕组数据及性能参数等。
水轮发电机电气参数的选择，主要依据电力系统对电站电气参数和主接线的要求，同时根据《水轮发电机基本技术条件》、《导体和电器设备选择设计技术规定》等相关规范来选择，当然也要根据具体电站的要求。
在电磁设计过程中考核的几个主要参数：磁密，定、转子线圈温升，短路比，主要电抗，效率，飞轮力矩。
二. 电磁设计需要输入的基本技术数据（一）额定容量、有功功率、无功功率和功率因数的关系Φ--发电机输出电流在时间相位上滞后于电压的相位角额定容量S=√3U N I N =22Q P有功功率P=√3U N I N cos φ=S ·cos φ无功功率Q=√3U N I N sin φ=S ·sin φcos φ= SP （二）发电机的电磁计算需要具备以下基本的额定数据：功率/容量，功率因数，电压，转速（极数），频率，相数，飞轮力矩（转运惯量）1. 额定容量（视在功率）或者额定功率（有功功率）S=φcos P （kV A / MV A ） P=水轮机额定出力×发电机效率 （kW / MW ）发电机的容量大小更直接反映发电机的发电能力。
有功功率结合功率因数才能完整反映发电机的输出功率能力。
2. 额定功率因数cos φ发电机有功功率一定时，cos φ的减小，可以提高电力系统稳定运行的功率极限，提高发电机的稳定运行水平；同时由于增大了发电机的容量，发电机造价也增加。
相反，提高额定功率因数，可以提高发电机有效材料的利用率，并可提高发电机的效率。
近年来由于电力系统容量的增加，系统装设同步调相机和电力电容器来改善其功率因数，以及远距离超高压输电系统使线路对地电容增大，发电机采用快速励磁系统提高稳定性，使发电机额定功率因数有可能提高。
取值：0.8，0.85，0.875，0.9，国内大容量多取0.85~0.9，国外发达国家多取0.9~0.95。
灯泡式水轮发电机由于受结构尺寸限制，功率因数较一般水轮发电机的取值高，以减小气隙长度，提高通风冷却效果。
(1) 一般水轮发电机GB/T7894-2009 水轮发电机基本技术条件：《水电站机电设计手册-电气一次》：(2) 灯泡贯流式发电机JB/T7071-2005 灯泡式水轮发电机基本技术条件：3.额定电压U N额定电压的选取需综合考虑对发电机的技术经济指标，对发电机断路器开断容量，对母线、变压器低压线圈，对近区负荷的供电电压及其输配电设备的投资运行费等因素的影响。
对发电机而言，一般来说，额定电压选得低，电机消耗的绝缘材料和有效材料（硅钢片、铜）可相应减少；但并非越低越好。
灯泡式水轮发电机安装在水下流道内，因密封不良或停机检修时，线圈绝缘容易受潮而引起绝缘性能下降。
为安全可靠运行，发电机额定电压选择比一般水轮发电机低。
同时由于灯泡式水轮发电机外径受到限制，比一般水轮发电机外径小得多，提高端电压会使铁心加长，造成发电机制造、通风等方面的困难。
灯泡式发电机额定电压与额定容量的关系可参考下表选择。
4. 额定转速 n N5. 额定频率 f =50Hz多数美洲国家采用60Hz6. 发电机极数 2p= Nn f 60×2 三. 发电机主要性能参数1. 短路比是指同步发电机在空载额定电压所对应的励磁电流I f0下三相稳态短路时的短路电流I k0与额定电流I N 之比。
也等于产生空载额定电压和额定短路电流所需的励磁电流之比。
Kc=Nk I I 0 短路比小，负载变化时发电机的电压变化较大，并联运行时发电机的稳定度较差。
增大气隙可减小同步电抗X d ，使短路比增大，电机性能变好，但励磁电动势和转子用铜量增大，造价增高。
随着单机容量的增大，为提高材料利用率，希望短路比有所降低。
短路比是根据电站输电距离、负荷变化情况等因素提出的。
短路比大，可提高发电机在系统运行的静态稳定，发电机的充电容量也相应增大。
水轮发电机的短路比一般为0.9~1.3。
对于要求电压变化率很小或充电容量较大的电机，可采用较高数值。
2. 电抗及时间常数进行稳态分析时需要的参数：定子绕组漏抗X σ，直轴电枢反应电抗X ad ，交轴电枢反应电抗X aq ，直轴同步电抗X d ，交轴同步电抗X q 等；进行瞬变状态分析时需要的参数：直轴瞬变电抗X d ’，直轴超瞬变电抗X d ”，交轴超瞬变电抗X q ”，定子绕组开路时励磁绕组的时间常数T d0’，定子绕组短路时励磁绕组的时间常数T d ’，定子绕组及励磁绕组短路时直轴阻尼绕组的时间常数T d ”，励磁绕组短路时定子绕组的时间常数T a 等；进行不对称负载运行状态分析时需要的参数：负序电抗X 2，零序电抗X 0等。
(1) X d --反应发电机静态稳定运行的能力，影响发电机的过载能力，X d 小，静过载系数（发电机可能输出的最大电磁功率与额定电磁功率之比）。
计算发电机滞后运行情况（常规工况）时，采用饱和值；在调相运行和充电运行时采用不饱和值。
(2) X d’--发电机发生三相短路后，在自动电压调节器的调节下能够稳定运行的能力，影响暂态稳定。
发电机额定运行或小波动运行时，为不饱和值，三相短路时为饱和值。
(3) X d”--发电机端口的三相短路电流周期分量与X d”成反比。
对电抗、短路比及时间常数的具体取值，标准中未见有规定。
在GB/T7894-2009中只提到：交、直轴超瞬态电抗（不饱和值）之比（X q”/X d”）一般为0.98~1.25。
《水电站机电设计手册-电气一次》：发电机主要电抗参数及其影响见下表：水轮发电机主要参数的典型值（不饱和值）：3.飞轮力矩GD2直接影响到发电机在甩负荷时的速度上升率和系统负荷突变时发电机的运行稳定性，因此它对电力系统的暂态过程和动态稳定也有很大影响。
当水轮发电机组的部分负荷被切除时，水轮机的驱动转矩与发电机的电磁转矩一时失去平衡，机组的转速上升，此时GD2越大，机组转速变化率越小，电力系统运行的稳定性就越高。
但是GD2过大，使发电机重量增加，导致成本的提高。
GD2由水轮机的调节保证计算确定。
4.机械（或惯性）时间常数表示在发电机额定转矩作用下，把转子从静止状态加速到额定转速所需要的时间。
与飞轮力矩成正比。
储能时间常数H：国外一些厂家习惯用储能常数（或能量系数）表示发电机转子储存的能量，其表达式为：H=((5.479/1000)*J*(N_N^2))/P_NH：单位为s，kW.s/kVAJ：转动惯量tm^2，=1/4*GD^2N_N：转速rpmP_N：容量kVA5.调相容量及充电容量(1) 发电机的运行状态当电网或原动机偶然发生微小扰动时，若在扰动消失后发电机能自行回复到原运行状态稳定运行，则称发电机是静态稳定的；反之，就是不稳定的。
当发电机带感性负载时，电枢反应具有去磁作用，这时为了维持发电机端电压恒定，就必须增大励磁电流，以补偿电枢反应的影响。
因此，无功功率的调节依赖于励磁电流的变化。
在原动机输入功率不变，即发电机输出功率P恒定时，改变励磁电流将引起同步电机定子电流大小和相位的变化。
将cosφ=1时的励磁电流定义为“正常励磁”值（点），此时发电机输出纯有功功率，定子电流最小，且与端电压同相位。
发电机“过励”状态：从“正常励磁”点开始，励磁电流增大，cosφ减小，定子电流增大，并滞后于端电压，发电机输出滞后无功功率（感性无功）；发电机“欠励”状态：从“正常励磁”点逐步减小励磁电流，cosφ减小，定子电流变大，并超前于端电压，发电机向电网输出超前的无功功率（容性无功），或者说吸收滞后的无功功率。
滞(迟)相运行：发电机在过励状态下，既向系统输送有功功率又输送感性无功功率。
这是发电机的工作常态。
进相运行：发电机在欠励状态下，向系统输送容性的无功功率和部分有功功率。
由于发电机进相运行时处于欠励状态，为保证进相运行的安全，机组的千伏安出力应经试验分析确定。
SL321-2005：进相深度为0.95时应能长期运行（即cosφ=0.95超前）。
充电运行：发电机投入空载高压长距离输电系统运行，即不发出有功功率，只向系统输出容性无功功率，是进相运行的一种方式。
调相运行：发电机工作在电动机状态，不发出有功功率，只向系统输出感性无功功率，发电机处于过励状态。
(2) 调相容量水轮发电机作调相运行时的容量按转子励磁绕组的允许温升确定，通常范围为(0.6~0.75) SN。
(3) 充电容量发电机端电压为额定电压时，发电机带电容性负载运行最大可能吸收的系统无功功率的容量。
6.效率四. 发电机结构型式1.立式：(1)立轴悬式：推力轴承位于转子上部，适用于中高速机组。
优点：机组径向机械稳定性好，轴承损耗较小，维护检修方便。
(2)立轴伞式：推力轴承位于转子下部，全伞，半伞，中低速大容量采用。
优点：结构紧凑，机组总高度比悬式低；可减轻定子和负重机架重量，从而可减轻发电机总重量，缺点：推力轴承直径较大，轴承损耗比悬式大。
2.卧式：两轴承，三轴承3.灯泡贯流式4.轴伸贯流式五.通风系统1.开启式自通风：1000kV A及以下2.管道式通风：1000～4000kV A3.密闭自循环通风冷却4.密闭强迫循环通风冷却：灯泡贯流式机组六.发电机设计中需注意的一些要求1.高海拔地区的定子线圈防晕；2.直径较大的定子铁心为防止热胀冷缩引起的变形所采取的措施；3.制动器采用两腔结构还是油气分离的三腔结构，制动块的材料是否要求无石棉；4.转速较高或轴承直径较大的轴承防油雾措施。
5.关于定子铁心的穿心螺杆6.关于弹性金属塑料瓦（厂家资料，供参考）。