水轮发电机结构
水轮发电机结构
一、简介（一）、简介水轮机是水电厂将水轮转换为机械能的重要设备。
1、按能量方式转换的不同，它可分为反击式和冲击式两类。
反击型利用水流的压能和动能，冲击型利用水流动能。
2、反击式中又分为混流、轴流、斜流和贯流四种；3、冲击式中又分为水斗、斜击和双击式三种。
1）、混流式：水流从四周沿径向进入转轮，近似轴向流出应用水头范围：30m~700m特点：结构简单、运行稳定且效率高2）、轴流式水流在导叶与转轮之间由径向运动转变为轴向流动应用水头：3~80m特点：适用于中低水头，大流量水电站分类：轴流定桨、轴流转桨3）、冲击式转轮始终处于大气中，来自压力钢管的高压水流在进入水轮机之前已经转变为高速射流，冲击转轮叶片作功。
水头范围：300~1700m适用于高水头，小流量机组。
（二）、水轮机主要类型归类二、水轮机主要基本参数1、水轮机主要基本参数水头：Hg、H、Hmax、Hmin、Hr（设计水头）流量：Q转速:f=np/60出力：N=9.81QHη（Kw）效率：η2、水轮机型式代号混流式：HL斜流式：XL轴流转桨式：ZZ轴流定桨式：ZD冲击（水斗式）：CJ双击式：SJ斜击式：XJ贯流转桨式：GZ贯流定桨式：GD对于可逆式，在其代号后增加N3、混流式水轮机型号：HL100—LJ—210HL：代表混流式水轮机100：转轮型号（也称比转速）LJ：立式金属蜗壳210：转轮直径（210厘米）4、轴流式水轮机ZZ560—LH—1130ZZ：轴流转桨式水轮机560：转轮型号LH：立式混凝土蜗壳1130：表示转轮直径为1130厘米5、冲击式水轮机CJ47—W—170/2X15.0CJ：冲击式W：卧轴170：转轮直径170cm2：2个喷嘴15.0：射流直径三、水轮机主要部件（一）、组成引水部件、导水部件、工作部件、泄水部件1、引水部件组成：引水室（蜗壳）、座环作用：以较小的水力损失把水流均匀地、对称地引入导水部件，并在进入导叶前形成一定的环量。
水轮发电机的构造
水轮发电机的构造
水轮机的转速都比较低，特别是立式水轮机，所以水轮发电机采用多对磁极结构，这里介绍一个有12对磁极的水轮机发电机模型。
图1是该水轮机的转子模型，有南北相间的24个磁极，每个磁极上都绕有励磁线圈。
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励磁电源通过集电环（滑环）向励磁线圈供电。
集电环装在转子轴的端头。
2
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，
3
用来嵌放定子线圈。
4
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，按一定规律对称排列。
定子由机座固定，一同安装在水泥基础上。
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转子插在定子中间，与定子有很小间隙，转子由下机架支撑，可以自由旋转。
6
安装好上机架，铺好上平台地板，在外罩内装好电刷装置，一台水轮机发电机模型就安装好了。
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该水轮机发电机模型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。
9。
水电站水轮发电机组的基本结构及安装过程
水电站水轮发电机组的基本结构及安装过程一、水轮发电机组的基本结构1.水轮发电机：水轮发电机是水电站发电的核心设备，它将水流的动能转化为机械能，在转子与定子之间通过电磁感应产生电能。
水轮发电机包括转子、定子和转子轴承等。
2.调速装置：调速装置用于控制水轮的转速，保证水轮发电机的正常运行。
调速装置通常由水轮的钢轮、调速器和液力传动装置等组成。
3.低压配电系统：低压配电系统是将水轮发电机产生的高压电能通过变压器降压后输送至用户的系统。
它包括变压器、开关设备、保护装置和电流互感器等。
4.辅助设备：辅助设备主要包括水泵、冷却设备、火灾监控装置等。
水泵用于进水和排水，冷却设备用于降低水轮发电机组的温度，火灾监控装置用于监测水轮发电机组周围的火灾情况。
二、水轮发电机组的安装过程1.场地选择：水轮发电机组需要选择在水流充足、坡度适宜、土壤稳定和交通便利的场地上建设。
同时要考虑电网的接入方式和水轮发电机组的运输通道。
2.水轮发电机组的安装：首先需要修建一座水坝，形成一个水库，以储存水资源。
然后在水库出口处建造一座放水渠道，将水引入水轮发电机组的水导管系统。
水导管系统包括水流整流器、水轮进水口、水轮和尾水放空口。
3.水轮发电机组的建设：根据水轮发电机组的设计要求，在场地上修建发电厂房和相关设备基础。
然后进行水轮发电机组的设备安装，包括将水轮发电机组各个组件安装在机房内，并与输电线路连接。
4.调试与运行：水轮发电机组安装完成后，需要进行一系列的调试工作，包括试运转、开机调试和正常运行试验等。
在调试工作完成后，水轮发电机组即可正式投入运行，生成电能供给用户使用。
5.运维与管理：水轮发电机组在正常运行中需要进行定期的检查、维护和管理工作，包括设备的巡视、清洗、润滑和更换等。
同时还需要注意水库的管理和维护，以确保水能资源的充足和水轮发电机组的安全运行。
总结：水电站水轮发电机组的基本结构包括水轮发电机、调速装置、低压配电系统和辅助设备。
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
盛国林_第五章水轮发电机的基本结构
推力瓦
推力瓦是推力轴承中的关键部件， 推力瓦是推力轴承中的关键部件，它是整个机组转 动部分和固定部分的摩擦面， 动部分和固定部分的摩擦面，并且承受整个机组转 动部分的重量和轴向水推力。 动部分的重量和轴向水推力。 推力瓦一般做成扇形块， 推力瓦一般做成扇形块，中小型水轮发电机推力轴 承的推力瓦数多为6块 承的推力瓦数多为 块～8块。 块 常用的推力瓦有巴式合金推力瓦和弹性金属氟塑料 瓦两种。 瓦两种。
水轮发电机组安装与检修
第 章 水 轮 发 电 机 的 基 本 结 构 本章内容
定子结构 转子结构 机架 推力轴承
水轮发电机的主要作用是将水轮机旋转的机 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。
巴氏合金推力瓦结构
弹性金属塑料瓦
与巴氏合金瓦相比，弹性金属塑料瓦推力轴承具 有如下优点：
①弹性金属塑料瓦在大负荷条件下比相同情况的巴氏 合金瓦油膜厚度大，运行可靠性高。 合金瓦油膜厚度大，运行可靠性高。 许用单位压力大，损耗相对小。 ②许用单位压力大，损耗相对小。 ③弹性金属塑料瓦推力轴承允许长期停机后在不顶转 子情况下启动。 子情况下启动。 推力轴承可以在油槽内冷却器短时停水时正常运行。 ④推力轴承可以在油槽内冷却器短时停水时正常运行。 安装时不需要刮瓦和研瓦，减小了检修安装工作量， ⑤安装时不需要刮瓦和研瓦，减小了检修安装工作量， 可缩短检修安装工期。 可缩短检修安装工期。
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机架和下机架， 按承载性质分为负荷机架和非负荷机架 。
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。
水轮发电机结构实训报告
一、实训目的本次实训旨在让学生了解水轮发电机的结构组成、工作原理以及在实际运行中的应用，培养学生的动手能力和实践操作技能，提高学生对水轮发电机相关知识的掌握。
二、实训内容1. 水轮发电机组概述水轮发电机是水电站的核心设备，由水轮机和发电机两部分组成。
水轮机将水能转化为机械能，发电机将机械能转化为电能。
2. 水轮机结构（1）反击式水轮机：根据能量转换方式的不同，水轮机可分为反击式和冲击式两类。
反击式水轮机利用水流的压能和动能，将水能转化为机械能。
反击式水轮机又分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。
（2）冲击式水轮机：冲击式水轮机利用水流动能，将水能转化为机械能。
冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式。
3. 发电机结构（1）同步发电机：同步发电机由定子和转子组成。
定子由机座、铁芯和三相绕组线圈等部件构成；转子由主轴、轴承、转子铁芯和绕组等部件构成。
（2）异步发电机：异步发电机与同步发电机相比，结构相对简单，但效率较低。
异步发电机主要由定子和转子组成。
4. 水轮发电机组工作原理（1）水轮机工作原理：水经阀门、蜗壳、导水叶、转轮、尾水管流出，带动转轮旋转。
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。
（2）发电机工作原理：转轮通过主轴、轴承带动发电机转子在定子中旋转，使转子成为一个旋转磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，产生电流发电，把水的势能转变为电能。
5. 水轮发电机组运行与维护（1）运行：水轮发电机组运行过程中，应确保各部件正常工作，及时调整负荷，防止设备过载。
（2）维护：定期对水轮发电机组进行清洁、检查、更换磨损部件，确保设备安全、稳定运行。
三、实训过程1. 观察水轮发电机组实物，了解其结构组成。
2. 分析水轮机、发电机的工作原理，掌握其能量转换过程。
3. 模拟水轮发电机组运行过程，了解各部件协同工作。
4. 水轮发电机组故障排除，提高动手能力和实践操作技能。
灯泡贯流式水轮发电机组基本构造
灯泡贯流式水轮发电机组基本构造（一）发电机一、构成：1、组合轴承2、定子3、机架4、转子5、冷却套6、灯泡头7、进人孔二、结构形式：两支点双悬臂结构，两个径向轴承（发导、水导）三、支撑方式：1、主支撑——管形座2、垂直支撑：无水时，承受重力;有水时，承受浮力3、两个水平支撑：防震、平衡四、冷却方式：1、密闭强迫循环通风（冷却套应进行0.5MPa水压试验60min，不得渗漏）2、定子机座壁散热五、组合轴承：1、径向轴承2、正向轴承3、反向轴承（轴承组装于轴承支架和轴承壳内）六、定子：1、线圈2、铁芯3、机座（F级绝缘，接头采用银铜焊，定子绕组每相电阻0.01674Ω）外形尺寸Φ5280*2300mm，重量为54150Kg，铁芯外径Φ5100mm，内径Φ4660mm，长度940mm七、转子：1、磁极2、阻尼线阻3、转子支架（阻尼条与阻尼环采用银焊连接，转子绕阻电阻：0.2403Ω），外形尺寸Φ4647*1180，重量46580Kg，转子绕组温度不超过130℃八、机架：作为通风系统、制动系统、挡风板的支座九、发电机舱：由冷却套、灯泡头、进入孔组成（冷却套与进入孔为双层溥壁结构）十、冷却系统：1、六只空冷器2、三台风机（11KW）3、两台空冷水泵（30KW）当一个空气冷却器故障时，仍能满足发额定出力的要求，工作压力：0.2MPa十一、螺栓与螺母锁定方法：1、加锁定片2、弹簧垫圈3、冲眼凿毛4、点焊5、涂锁定胶十二、组合轴承组装：1、镜板组装镜板为分半结构，轴向由主轴上配合档止口定位，合缝处由销钉定位螺栓把合抱紧在主轴上，合缝面间隙不大于0.03mm，镜板与主轴垂直度误差不大于0.02mm，镜板表面不得有硬点、划伤、气孔、夹砂、锈蚀2、反向推力瓦的安装反推力瓦与橡皮垫的厚度各组之间误差在0.05mm以下（1）轴承支架：支架内圆安装径向轴承，上游侧端面上安装轴承盖，下游侧端面上安装正、反向推力轴承，轴承在垂直方向的双幅振动不超过0.12mm （2）径向轴承：由轴承壳与轴承瓦组成，通过反推力座与轴承支架内圆相接，检修时拆除正、反推力瓦后可用工具将轴承瓦从轴承壳中拨出。
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。
水力发电机的结构和工作原理
水力发电机的结构和工作原理一、水力发电机的结构：1.水轮机：水轮机是水力发电机的核心部分，负责将水流的动能转换为机械能。
根据水流的流动形式，水轮机分为水轮和涡轮。
其中，水轮分为垂直轴水轮和水平轴水轮两种类型。
水轮机通常由转轮、叶片和轴组成。
转轮是水轮机最重要的部件，叶片固定在转轮上，通过转动转轮使得水受到叶片的冲击，产生反作用力推动转轮旋转。
2.发电机：发电机是将水轮机产生的机械能转变为电能的关键设备。
发电机主要由定子和转子组成。
定子是固定不动的磁铁，上面布满了线圈，称为励磁线圈。
转子是转动的部分，装有一定数量的磁铁，称为极对。
当转子旋转时，磁场会切割通过定子线圈的磁力线，根据电磁感应的原理，产生感应电动势，从而使得线圈中的电流产生变化，达到发电的目的。
3.调速装置：调速装置是使得水力发电机能够根据负荷的需求自动调节转速的装置。
常见的调速装置有调速器和调节闸门等。
调速器主要控制发电机的磁场强度，以影响转子旋转的速度。
调节闸门则用于控制水流的流量大小，从而调节水轮机的转速。
二、水力发电机的工作原理：1.水轮机的工作原理：水流经过水轮机时，受到叶片的冲击，水流的动能被转换为水轮机的机械能。
叶片上的冲击力产生反作用力推动转轮旋转。
叶片的结构和材料的选择会影响到水轮机的效率和输出功率。
2.发电机的工作原理：水轮机通过轴将机械能传递给发电机。
转动的转子会切割通过定子线圈的磁力线，产生感应电动势。
当产生的感应电动势大于定子线圈的电动势时，发电机就开始产生电能。
通过通过定子的线圈电流，电能可以被输送到电网或用于其他用途。
3.调速装置的工作原理：调速装置可以控制水轮机的转速，从而控制发电机的输出功率。
调速装置根据负荷的需求，调整发电机的磁场强度或水轮机上的闸门开度，以达到稳定的发电功率输出。
综上所述，水力发电机是一种利用水流能转换成机械能，再经由发电机转变为电能的设备。
其主要结构包括水轮机和发电机，通过水轮机将水流的动能转换为机械能，再经由发电机将机械能转变为电能。
水轮发电机的工作原理
水轮发电机的工作原理一、水轮发电机概述水轮发电机是一种利用水能转换为电能的设备，它主要由水轮机和发电机两部分组成。
水轮机是将水的动能转化为机械能，而发电机则将这种机械能转化为电能。
二、水轮发电机的结构1. 水轮机水轮机主要由进口管道、导叶、叶片、转子、出口管道等部分组成。
进口管道将水引入导叶，通过导叶的调节使得流入叶片的水流方向和速度都得到了优化，然后流入叶片中。
在叶片中，由于其形状和角度的设计，使得流经其上面的水流动起来，并且给予了它们方向性和速度。
这些运动的水通过转子，在运动过程中传递了一部分动能给转子，从而让它开始旋转。
2. 发电机发电机主要由定子和旋子两部分组成。
定子是安装在外壳内不动的部分，而旋子则是安装在转子上并随着其旋转而产生相对运动的部分。
当旋子绕定子旋转时，它会产生磁场变化，并在定子上感应出电势差，从而产生电流。
三、水轮发电机的工作原理1. 水能转换为机械能当水流经过水轮机的叶片时，由于叶片的形状和角度的设计，使得水流动起来，并且给予了它们方向性和速度。
这些运动的水通过转子，在运动过程中传递了一部分动能给转子，从而让它开始旋转。
2. 机械能转换为电能当旋子绕定子旋转时，它会产生磁场变化，并在定子上感应出电势差，从而产生电流。
这个过程是利用了法拉第电磁感应定律。
根据这个定律，一个导体在磁场中运动时会感应出电势差。
由于发电机中有大量的导体（即线圈），所以当旋子绕定子旋转时，就会在定子上感应出很多个方向不同、大小不同的电势差。
这些电势差通过连接在定子上的导线传输到外部负载中（如灯泡、电机等），从而实现了将机械能转换为电能。
四、水轮发电机的优点1. 环保节能水轮发电机是一种环保节能的设备，因为它利用的是水能，而水能是一种可再生能源，不会对环境造成污染。
2. 长寿命水轮发电机由于没有燃烧过程，所以它的部件不容易受到腐蚀和磨损。
这使得它的使用寿命相对较长。
3. 可靠性高由于水轮发电机的结构相对简单，所以其故障率比较低，并且维护起来也比较方便。
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。
水轮机结构介绍(经典)
推 力 轴 承 外 形
HOMIS
本发电机推力轴承放置在水轮机支持架上，总推力负荷为3300T，采用液压式三波纹弹性油箱支撑结构。其主要作用就是在机组开机过程中，用高压油装置顶起转子，使得发电机转子远离制动环，从而减少静摩擦力，保证机组正常开机；同时在机组运转过程中承受机组转动部分的全部重量，通过推力支架进行负载转移。
水 轮 机 底 环
04
03
01
作用：
水轮机过流部件之一，固定活动导叶。
活动导叶 固定孔
与基础结合部位
水 轮 机 底 环 安 装
将底环固定在水泥基础上，保证其过流面与座环和转轮室上环过流面光滑过渡。
将底环吊入机坑，调整底环位置符合设计要求；
导 水 机 构
控制环
导叶连杆
活动导叶
导叶套筒
顶盖
底环
作用：
泄 水 锥 结 构
外形图
剖面图
作用：
是水轮机导水机构的重要组成部分，主要是为尾水导流； 使转轮体内部形成一个封闭油腔，起密封作用。
泄 水 锥 安 装
装配步骤：
首先将泄水锥固定在地面上，基本保证其轴心与地面垂直；用桥机调起转轮体与泄水锥进行对接；调整位置使得二者的轴心在同一条直线上，然后用固定螺栓将二者把合在一起；连接体外部安装封围板（图中没有表示）。 在二者的配合面上注意按照设计要求安装橡皮密封圈（图中没有表示）。
4
作用：
顶 盖 安 装 将顶盖整体吊入机坑，注意保证顶盖不与基础碰撞； 调整顶盖位置，其保持水平，同时保证导叶套筒安装孔与导叶轴心基本一致。
导 叶 套 筒 装 配
将导叶套筒分别吊入机坑； 调整顶盖位置，保证每个导叶轴心铅直，且保证导叶、套筒和底环导叶安装孔的轴心保持在同一直线上。
水轮发电机结构共38页
按油循环冷却方式分:有内循环和外循环两种方式。 按推力瓦瓦面材料分:钨金瓦和弹性金属塑料瓦 两种 。弹性金属塑料瓦在油膜压力下产生一 定的弹性压
缩变形而使其均衡作用，提高了推力轴承的运行可 靠性、灵活性和适应性，同 时给安装、维护、检修 带来方便，目前已在大、中、小 型水轮发电机推力 轴承上广泛采用。 （五）导轴承
组成绕组的基本单元称为元件。一个元件由两 条元件边和端接线组成， 元件边置于槽内，能切
割主机磁场而感应电动势，亦称有效边。端接线 在铁芯之外，不切割磁场，故不能产生感应电动 势，仅起连接线作用。
定 子 典 型 结 构 图源自定子铁心结构图返回
定子扇形片
通风槽片
定子机座结构图
水轮机的定子绕组一般均采用双层绕组。 双层绕组的每个槽内有上，下两个线圈边。线圈的
一、水轮发电机结构
水轮发电机由定子、转子、机架、推力轴承、导 轴承、冷却器、制动器等组成。
发电机的定子由机座、铁芯、线圈等部件组成。 机座是用来固定铁芯的，对于悬式发电机，机座
用来承受转动部分的全部重量；铁芯是发电机磁 路的一部分；线圈则形成发电机的电路。
（一）定子
1.机座 发电机的机座主要作用是：1）作为定子铁
芯叠片的支撑结构；2）承受定子的扭矩,并将其 传至底脚；3）构成冷却气体的通道；4）构成轴 承,机架和冷却器的支撑结构；
大型水轮发电机的定子机座直径比较大，主要采 用立式结构，大部分需要分瓣制造。
2.定子铁芯 定子铁芯是定子的主要磁路，同时也是定子绕
组的安装和固定部件。定子铁芯由扇形冲片、通 风槽片、齿压板、拉紧螺栓、托块、定位筋等部 件组成。在发电机运行时，铁心受到机械力、热 应力及电磁力的综合运用。 3.定子绕组
（二）转子
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一、贯流式水轮机的特点贯流式水轮机是开发低水头水力资源的一种机组，适用于25m以下的水头。
这种机型流道呈直线状，是一种卧轴水轮机，转轮形状与轴流式相似，也有定桨和转桨之分，由于水流在流道内基本上沿轴向运动不拐弯，因此较大的提高了机组的过水能力和水力效率。
此外，与其它机型相比，它还有其它一些显著特点：（1）从进水到出水方向轴向贯通形状简单，过流通道的水力损失减小，施工方便，另外它效率较高，其尾水管恢复功能可占总水头的40%以上。
（2）贯流式机组有较高的过流能力和比转速。
（3）贯流式水轮机适合作可逆式水泵水轮机运行，由于进出水流道没有急转弯，使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。
如应用于潮汐电站上可具有双向发电，双向抽水和双向泄水等六种功能，很适合综合开发利用低水头水力资源，另外在一般平原地区的排灌站上可作为可逆式水泵水轮机运行，应用范围比较广泛。
（4）贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少，电站靠近城镇，有利于发挥地区兴建电站的积极性。
二、贯流式水轮机的分类根据贯流式水轮机机组布置形式的不同可将其划分为以下几种形式：1．轴伸贯流式这种贯流式水轮发电机组基本上采用卧式布置，水流基本上沿轴向流经叶片的进出口，出叶片后，经弯形（或称S形）尾水管流出，水轮机卧式轴穿出尾水管与发电机大轴连接，发电机水平布置在厂房内。
轴伸贯流式机组按主轴布置方式可分成前轴伸、后轴伸和斜轴伸等几种，如图7-1所示。
这种贯流式机组与轴流式相比没有蜗壳、肘形尾水管，土建工程量小，发电机敞开布置，易于检修、运行和维护。
但这种机组由于采用直弯尾水管，尾水能量回收效率较低，机组容量大时不仅效率差，而且轴线较长，轴封困难，厂房噪音大都将给运行检修带来不方便。
所以一般只用于小型机组。
2．竖井贯流式这种机组主要特点是将发电机布置在水轮机上游侧的一个混凝土竖井中，发电机与水轮机的连接通过齿轮或皮带等增速装置连在一起如图7-2所示。
图7-1 轴伸贯流式水轮机组剖面图(b、后伸轴；)(a、前伸轴；))(c、斜伸轴该机组除具有一般贯流式水轮机的优点外，因发电机和增速装置布置在开敞的竖井内，通风、防潮条件良好，运行和维护方便，机组结构简单，造价低廉。
例如福建省幸福洋潮汐电站建于80年代末，采用竖井式机组，单位千瓦投资为2107元。
如果采用灯泡式机组，单位千瓦投资将达到4760元，是竖井式的2. 26倍。
由于竖井式具有以上优点，所以广泛应用于小型电站机组上。
这种机组的缺点为因竖井的存在把进水流道分成两侧进水，增加了引水流道的水力损失，一般竖井式机组的水力效率比灯泡式的要降低3%左右，如果要作为反向发电，其效率下降更多。
单机容量较大时,一般不采用此种机组，以采用灯泡贯流式机组为宜。
图7-2 竖井贯流式机组剖面图3．灯泡贯流式这种机组的发电机密封安装在水轮机上游侧一个灯泡型的金属壳体中，发电机主轴与水轮机转轮水平连接。
水流基本上轴向通过流道，轴对称流过转轮叶片，然后流出直锥形尾水管，参见图1-11所示。
机组的轴系支承结构、导轴承、推力轴承都布置在灯泡体内。
由于贯流式机组水流畅直，水力效率比较高，有较大的单位流量和较高的单位转速，在同一水头，同一出力下，发电机与水轮机尺寸都较小，从而缩小了厂房尺寸，减少土建工程量。
但是发电机装在水下密闭的灯泡体内，给电机的通风冷却、密封、轴承的布置和运行检修带来困难，对电机的设计制造提出了特殊要求，增加了造价。
即使如此它与立式轴流式机组相比仍具有明显的优点。
灯泡式机组虽然是一种新型机组，但近20年来也积累了许多成功的经验，并逐渐向较高水头和较大容量发展，在国内外得到了广泛应用。
4．全贯流式这种机组采用卧式布置，发电机的转子磁极与水轮机的转轮叶片合为一体，发电机磁极直接安装在水轮机叶片的边缘上，密封隔离磁极与流道内的水流，防止渗漏，参见图1-8。
该机型主要特点为：取消了水轮机与发电机的传动轴，缩短了轴线尺寸，结构紧凑，厂房尺寸减小，使整个工程造价降低，而且增大了机组的转动惯量，有利于机组的稳定运行。
但叶片与发电机转子连接结构比较特殊，制造工艺要求很高，转子轮缘密封复杂且不可靠。
虽然在上世纪五十年代就出现了这样的机组，但至今未得推广。
当前某些外国公司，在密封结构型式和材料等方面的研制工作已取得进展，并已将这种机型应用在某些大型潮汐水电站上。
目前，我国对全贯流式水轮机尚处于试验研究阶段。
5．其它形式贯流式水轮机除了以上几种型式外，还有明槽式和虹吸式等。
其特点类似于轴伸式水轮机：容量不大，应用水头较低，机组结构简单，发电机布置在水面以上，运行、安装、检修较为方便。
同轴伸贯流式机组一样，通常只用于小型水电站上。
灯泡贯流式水轮机适用水头范围广，效率高，较其它类型贯流式机组有突出的优点，因而在国内外得到广泛应用，当前国内已有大型机组出现。
灯泡贯流式机组的结构比较复杂，其总体布置大致有两种布置方式：一是以管形壳为主要支撑的布置方式；二是以水轮机固定导叶（座环）为主要支撑的布置方式。
两种方式各有特点，现分别予以叙述。
1、以管形壳为主要支撑的布置方式如图7-3所示，以管形壳为主要支撑方式的布置，整台机组的受力主要通过管形壳传递至厂房基础。
发电机灯泡头下的球面支承主要是用来平衡灯泡头定子部分所引起的浮力。
发电机定子两侧的支座是为了防止机组在运行中引起振动。
整台机组以两支点为主要方式，即水轮机端通过水导轴承，发电机端通过组合轴承将机组转动部分的受力传递至管形壳，再传至厂房基础。
发电机灯泡头下的球面支承允许发电机灯泡头和定子有微小的位移，一般为 mm。
1由图7-3可知，灯泡体内的水轮机端，可由管形壳内爬梯进人。
灯泡体内的发电机端可由发电机进人孔进入。
由于灯泡头允许有微小的移动，故发电机进人孔与发电机盖板之间的结构也是允许进人孔的竖井可以有微小的移动。
发电机下盖板为多孔结构，主要是增加在水流通过时的阻力。
也就是当机组关机所形成的水锤，通过多孔结构的减压，使发电电机盖板的结构可以轻巧一些。
机组安装时，灯泡头和发电机定子转子等可以从发电机盖板孔中吊入。
机组主轴（包括组合轴承和导轴承）、转轮等均可从转轮室打开后吊入。
图7-3灯泡式水轮机组总图1-内管形壳；2-外管形壳；3-前锥体；4-人孔管；5-框架；6-盖板；7-导水板；8-导流板；9-排水阀；10-转轮室；11-吸出管；12-外配水环；13-内配水环；14-导水锥；15-导叶外轴承；16-导叶内轴承；17-拐臂；18、19-连杆；20-控制环；21-关闭重锤；22-转轮体；23-叶片；24-泄水锥；25-轴承支持环；26-组合轴承；27-转轮侧导轴承；28-叶片回复装置；29-受油器；30-发电机定子；31-转子；32-冷却套；33-灯泡头；34-中间台板；35-人孔；36-梯子；37-膨胀水箱；38-基础支撑；39-出人通道；40-导风洞；41-扇形隔板；42-油箱；43-排水管机组检修时，上游流道内的水可通过打开排水阀经排水管排至集水廊道。
下游尾水管内的积水也可通过排水管排至集水廊道。
2、以固定导叶（座环）为主要支撑的布置方式由图7-4所示，灯泡机组主要通过固定导叶（座环）将转动部分、定子等的受力传至厂房基础。
发电机灯泡头（机壳体）的受力由发电机进入孔（上支柱）和下支柱来承受。
其组合轴承双向推力轴承和发电机导轴承所承受的力，可由拉杆直接传至厂房基础。
其受油器位于发电机转子与转轮之间，因而需设发电机轴和水轮机轴。
图7-4 以固定导叶（座环）为主要支撑的灯泡贯流机组1-机壳可拆前盖；2-机壳体；3-下支柱；4-发电机转子；5-座环；6-水轮机主轴；7-圆锥式导水机构；8-接力器；9-转轮；10-锥管；11-尾水管；12-基础环；13-转轮室；14-水轮机主轴；15-受油器；16-发电机定子；17-拉杆；18-中环；19-上支柱；20-双向推立轴承；21-发电机轴承；22-发电机轴由于灯泡头与发电机进人孔都是预埋的，故安装时的发电机定子和转子均从其上方的发电机盖板吊入。
水轮机转轮可从转轮室打开后吊入。
对于大型灯泡贯流机组，应选用三轴承结构。
如图7-5所示。
图7-5 三轴承布置的灯泡机组1-受油器；2-定子冷却水进口；3-发电机轴；4-灯泡头；5、19-发电机轴承；6-发电机定子；7-发电机转子；8-推力轴承；9-水轮机内座环；10-水轮机座环；11-锥形导水机构；12-水轮机轴；13-水导轴承；14-操作油管；15-转轮室；16-转轮；17-转轮接力器；18-集油槽发电机转子两端设导轴承。
推力轴承位于下游。
水轮机导轴承仍位于水轮机端。
其主要支撑由水轮机座环来承受。
发电机进人孔为斜向布置。
在发电机上方设发电机盖板，以利吊入发电机定、转子等。
水轮机上方设有可卸的转轮室，以利安装。
以固定导叶（座环）为主要支撑的布置方式，其受力方式较为复杂，而且结构比较笨重。
目前的灯泡式机组的布置，均推荐采用管形壳为主要支撑方式。
3、灯泡贯流式机组的结构灯泡贯流式机组的主要部件可大致分为以下几个部分：（1）埋设部件包括尾水管里衬、管形壳（内壳体，外壳体）发电机进人框架、盖板，接力器基础以及下部支承，侧向支承基础板等。
1）．尾水管里衬大型灯泡机组的尾水管里衬，一般分成3~7节，运到现场后再拼焊成整体。
2）．管形壳管形壳分为外壳体及内壳体。
外壳体由上、下部分，四块侧向块和前锥体组成。
内壳体由上、下两半组成。
外壳体上游面与发电机进人孔的框架，墩子盖板连接。
下游面与外导水环连接。
内壳体的上游面与定子机座连接，下游面与内导水环连接。
3）．发电机进人孔的框架、盖板发电机进人孔的框架、盖板，是为了安装检修时吊入发电机定、转子，主轴和灯泡头等部件，并可固定发电机进人孔竖井。
大型灯泡机组的发电机盖板还分为盖板和下盖板。
下盖板为多孔板，目的是减少甩负荷升压时对盖板的升压值。
4）．球面支承与侧向支承灯泡头下的球面支承是承受灯泡头、定子等部件的重量，在充水后承受浮力。
并允许灯泡体有微小的位移（小于1mm），这可减轻灯泡体的结构。
设立侧向支承的目的是可以承受灯泡体的侧向力，并可防止灯泡体在运行时产生振动。
5）．围板在发电机下部支墩与定子外壳之间设立围板，其目的是为了导向水流，并可减少运行中水的阻力。
围板下部用螺栓与支墩相连。
上部随定子外壳切割而成。
（2）导水机构灯泡机组的导水机构与立式机组不同，为锥形导水机构。
其部件由控制环、连杆、拐臂锥形导叶和内、外导水环等组成，各部分结构请参考图7-6。
为防止机组飞逸，在控制环的右侧设有关闭重锤。
当调速器失去油压时，可依靠重锤所形成的关闭力矩，加上导叶水力矩有自关趋势，能可靠的关闭导叶。
但在有油压而调速器的主配压阀卡住时，难以实现快速关闭。