水轮发电机结构

➢ 凸极同步电机气隙不均匀，适合于中速或低速旋转场合 ➢ 隐极同步电机在不考虑齿槽效应时，气隙均匀，适合于
高速旋转
10/2006
N
S
S
+
N
凸Байду номын сангаас式
10/2006
主轴
转子支架
转子磁轭
磁极
集电环
（三）机架
机架是立轴水轮发电机安装推力轴承、导轴承、制动器 及水轮机受油器的支撑部件，机架由中心体和支臂组成 ，中心体为圆盘形式，支臂大多为工字梁形式。
个线圈紧叠在前一个线圈上，这种绕组称为叠绕组。 在绕组中，每一个极相组内部的线圈是依次串联的。 不同磁极下的各个极相组之间视具体的需要既可结成 串联，亦可结成并联。
叠绕组和波绕组
波绕组: 对多级、支路导线截面较大的交流电 机，为节约极间连线用铜，常常采用波绕组。水 轮发电机的定子基本上都采用波绕组接线。 波绕组的特点是，两个连接的单匝线圈成波 浪型前进，和叠绕组相比较。两者的相带划分和 槽号分配完全相同，但是线圈之间的连接顺序和 端布形状不同。波绕组的连接规律是，把所有同 一极性下属于同一相的线圈按波浪型依次串联起 来，组成一组；再把所有另一级性下属同一相的 线圈按波浪形状依次串联起来，组成另一组；最 后把这两大组线圈根据需要结成串联或并联，以 构成一相绕组。
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
伞式发电机
推力轴承位于转子的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。其优点是机组 高度低、可降低厂房高度、节省钢材；缺点是推 力轴承损耗大、安装、检修、维护都不方便。
水轮发电机
水轮发电机结构
(1)立式水轮发电机
(2)卧式水轮发电机
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
机架按其所处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。安置推力轴承的机架为负荷 机架。
（四）推力轴承 推力轴承是应用液体润滑承载原理的机械结构部件，主
要由轴承座及支承、轴瓦、镜板、推力头、油槽及冷却 装置等组成。其主要作用是承受立轴水轮发电机组转动 部分全部重量及水推力负荷，并将这些负荷传给负荷机 架。卧式机组主要承受正、反向水推力。 推力轴承按支承结构方式分:有弹性垫支承式、刚性抗 重螺栓支承式、弹性油箱支承式、平衡块支承式等结构 型式。中小型水轮发电机的推力轴承一般采用刚性抗重 螺栓支承式推力轴承。
（二）转子
水轮发电机的磁极基本上是凸极式。磁极
是产生磁场的主要部件，由磁极铁芯、励 磁线圈和阻尼绕组三部分组成，并用“T”形 结构固定在磁轭上。
为防止水轮发电机突然和电网解列(即甩负 荷)时机组的转速升得过高，要求转子具有 足够大的转动惯量。转动惯量通常用飞轮 力矩。
转子支架是安装磁轭、磁极及主轴的中间
部件。在运行中要承受扭矩、重力、离心
力等的综合作用。大型水轮发电机的转子 支架有组合式（辐射型）和圆盘式两种。
主轴是用来传递转矩，并承受转动部分的轴向 力，通常用高强度钢整体锻成，或由铸造的法 兰与锻造的轴筒拼焊而成；
轮毂是主轴与轮臂之间的连接件；轮臂是用来 固定磁轭并传递扭矩的，大、中型机组的轮臂 一般为焊接结构；
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
磁轭的主要作用是产生转动惯量和挂装磁极， 同时也是磁路的一部分，直径小于4m的磁轭可 用铸钢或整圆的厚钢板组成，大于4m时则由3～ 5mm的钢板冲片叠成一整圆，用键固定在轮臂 外端；
（二）转子结构
发电机转子由主轴、轮毂、磁轭、端压板、风扇、 磁极、制动闸板等组成，
发电机转子
发电机转子
同步电机一般采用旋转磁极式结构，根据磁极形 状可分为隐极和凸极两种型式。
一条边放在某一槽的上层，另一条边则放在相隔一个 线圈节距的下层，整个绕组的线圈数恰好等于槽数。
双层绕组的主要优点为: 1）可以选择最有利的节 距。并同时采用分布绕组，来改善电动势和磁动势的 波形；2）所有线圈具有同样的尺寸，便于制造； 3） 端部形状排列整齐，有利于散热和增强机械强度。分 叠绕组和波绕组。 叠绕组 ： 绕组嵌线时，相邻的两个串联线圈中。后一
导轴承是用来承受水轮发电机组转动部分的径向机 械不平衡力和电磁不平衡力，并约束轴线径向位移 和防止轴的摆动。
推力轴承
上机架
下机架
同步电机的工作原理
转子通直流电流 If
励磁磁场Bf
ea
N
If
n
S
随转子旋转 角速度ω
2f
电枢感应电 ea Em sin t
势
eb Em sin( t 120)
水轮发电机
水轮发电机结构 形式： 按布置方式的不同水轮发电机可分卧式和立式两种。 按推力轴承位置的不同来分,立式发电机又分为悬式和伞式
两种。 推力轴承位于装置上方的发电机称为悬式发电机，它适用
于转速在100r/min以上。其优点是推力轴承耗损小，装配方 便，运转较稳定；缺点是机组高度较大，消费钢材较多。
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
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
f pn ec Em sin( t 120)
60
ec
eb 三相对称负 三相对称电 旋转基波
载运行时
枢电流 iabc
磁势
Fa
n1
60 f p
n n1
水轮发电机型号
SFW7500-8/2150 为7500KW的卧轴水轮发电机，8对 磁极，定子铁心外径2150cm。 SF6300-8/2600 为6300KW的立轴水轮发电机，8对磁 极，定子铁心外径2600cm。