大型发电机
一、发电机概述
发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。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。
发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。
发电机可分为直流发电机和交流发电机，交流发电机又可分为同步发电机和异步发电机(很少采用) ，还可分为单相发电机与三相发电机。
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
二、发电机的工作原理
按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。图1为同步发电机的工作原理图。发电机转子与汽轮机转子为同轴连接，当蒸汽推动汽轮机高速旋转时，发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电源后，便建立了一个磁场，这个磁场有一对主磁极，它随着汽轮机发电机转子旋转。磁通自转子的一个极（N级）出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙，进入转子另一个极（S极）构成回路。
图1 同步发电机工作原理图2 发电机出线的接线发电机转子具有一对磁极，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极是，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次。这样，发电机转子以每秒50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端（即中心点）连在一起，绕组的首端引出线与用电设备相连，就会有电流流过，如图2所示。
三、发电机的结构
图3 大型发电机基本结构
目前我国热力发电厂的发电机皆采用二极、转速为3000r/m的卧式结构。如图4所示，发电机最基本的组成部件是定子和转子。
图4 300MW汽轮发电机组侧视图
1-发电机主体；2-主励磁机；3-永磁副励磁机；4-气体冷却器；5-励磁机轴承；6-碳刷架隔音罩；7-电机端盖；8-连接汽轮机背靠轮；9-电机接线盒；10-电路互感器；11-引出线；12测温引线盒；13-基座定子由铁芯和定子绕组构成，固定在机壳（座）上，转子由轴承支撑置于定子铁芯中央，转子绕组上通以励磁电流。
为监视发电机定子绕组、铁芯、轴承及冷却器等各重要部位的运行温度，在这些部位埋植了多只测温元件，通过导线连接到温度巡检装置，在运行中监控，比通过微机进行现实和打印。
图5 发电机定子外形图图6 发电机转子外形图
（一）定子
发电机的定子有机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等部件组成。
1、定子铁芯
定子铁芯是构成发电机磁路并固定定子绕组的重
要部件，如图7所示。为了减少铁芯的磁滞和涡流损耗，
现代大容量发电机定子铁芯常常用磁导率高、损耗小、
厚度为0.35~0.5mm的优质冷轧硅钢片叠装而成。每层
硅钢片由数张扇形片拼成一个圆形，每张扇形片都涂了
耐高温的无极绝缘漆。
定子铁芯的叠装结构与其通风散热方式有关。大容
量电机铁芯的通风冷却有四种方式：○1铁芯轴向风段通
风；○2铁芯轴向分段径向分区通风；○3铁芯内轴向通风；
○4铁芯半轴向通风。图7 定子铁芯为了减少铁芯端部漏磁和发热，制造厂主要采取了下列措施：
（1）把靠两端的铁芯段均采用阶梯形结构，用逐步
扩大气隙以增大磁阻的办法来减少轴向进入定子边段铁
芯的漏磁通。
（2）在铁芯端部个阶梯段的扇形叠片的小齿上开了
1~2个宽为2~3mm的小槽，如图8所示，以减少齿部的
涡流损耗和发热。
（3）铁芯端部的齿连接片及其外侧的压圈或连接片
采用电阻系数低的非磁性钢，利用其中涡流的反磁作用，
以削弱进入端部铁芯的漏磁通。
图8 阶梯铁芯扇形片齿上开槽
（4）压圈外侧加装环形电屏蔽层，用导电率高的铜板或铝板制成。因铁芯端部采用阶梯形后，压圈出的漏磁会有所增多，利用电屏蔽层中的涡流就能有效阻止漏磁进去压圈内内圆部分，以防压圈局部出现高温或过热。
（5）铁芯压紧不用整体压圈而用分块铜质连接片（铁芯不但要定位筋，还要用穿心螺旋锁死），这种连接片本身也起电屏蔽作用，分块后亦可减少自身的发热。有的还在分块后连接片考铁芯侧再加电屏蔽层。
（6）在压圈和铁芯齿连接片之间加装磁屏蔽，用硅钢片冲成武痴的扇形叠成，形成一
个磁分路，能减少齿根和压圈上的漏磁集中现象。
（7）转子绕组端部的护环采用非磁性的锰铬合金制成，利用反磁作用，减小转子端部漏磁对定子铁芯端部的影响。
（8）在冷却系统中，加强对端部的冷却。
2、定子绕组
（1）定子绕组结构
定子绕组嵌放在定子铁芯内圆的定子槽中，分三相布置，互成120°电角度，以保证转子旋转时在三相定子绕组中产生互成120°相位角的电动势。大容量发电机定子绕组和一般交流发电机定子绕组的共同点，都采用三相双层短节距分布绕组，目的是为了改善感应电动势的波形，即消除绕组的高次谐波电动势，以获得近似的正弦波电动势。
定子绕组采用叠式绕组，每个绕组都是由两根条形线棒各自做成半匝后，构成所谓单匝式结构，然后在端部线鼻处用对接或并头套焊接结成一个整单匝式绕组。绕组按双层单叠的方式构成的一个极相组。600MW发电机的定子绕组都采用单匝短距上层叠绕，三相接成双星型（YY）。
绕组每匝绕组的端部（伸处铁芯槽外部分）都向铁芯的外侧倾斜，按渐开的形式展开。端部绕组向外倾斜角为15°～30°左右，形式花篮，故称篮型绕组，如图5所示。
水内冷定子绕组线棒采用聚脂双玻璃丝包绝缘实心扁铜线和空心裸铜线组合而成。一般由一根空心导线和2～4根实心绝缘变现变成一组，一根线棒由许多组构成，分成2～4排。国产600MW发电机定子线棒空心、实心导线的组合比为1：2，如图9所示，为一种600MW 水内冷定子线棒在定子槽中的断面。
图9 定子线棒断面
为了平衡股间导线的阻抗，抑制趋表效应，减少直线及端部的横向漏磁通在各股导体内产生环流级附加损耗，使每根子导线内电流均匀，线棒在槽内各股线（包括空心线）要进行换位。大容量的电机定子线棒（如国产600MW汽轮发电机）一般采用540°换位。
（2）定子绝缘
定子绕组绝缘包括股间绝缘、排间绝缘、换位部位的加强绝缘和线棒的主绝缘。
主绝缘是指定子导体和铁芯间的绝缘，亦称对地绝缘或线棒绝缘。主绝缘是线棒各种绝缘中重要的一种绝缘，它是最易受到磨损、碰伤、老化和电腐蚀及化学腐蚀的部分。主绝缘在结构上可分为两种：一种是烘卷式；另一种是连续式。大容量发电机都采用连续式绝缘。
现在国内外大容量发电定子绕组的绝缘材料，普遍采用以玻璃布为补强材料的、环氧树脂为粘合剂或浸渍剂的粉云母带，最高允许温度在130℃。其优点是耐潮性高、老化慢、电
气、机械及热性能好，但耐磨和抗电腐蚀能力较差。
现今流行的大型电机绝缘是多胶环氧粉云母带（含胶量为35.5%～36.5%），连续式液压或烘压成型。
（3）定子绕组在槽内的固定
发电机运行时，定子线棒的槽内部分受到各种交变电磁力的作用。上下层线棒之间的相互作用和定子铁芯的影响所产生的径向力起主要作用。短路时线棒上所受的电磁力可达每厘米几千牛，线棒若不压紧就会在槽内出现双倍频率（100Hz）的径向振动。线棒电流与励磁磁通的相互作用还会产生一个与转子旋转方向相同的切向力，使线棒压向槽壁。如果出现振动，就会使线棒和槽壁发生摩擦。这不仅会使绝缘磨损，而且还会使绝缘产生积累变形，股线疲劳，导致绕组寿命降低。
不能使用金属部件绑扎固定绕组的端部，因为：
○1金属结构部件中将感应涡流，这会产生附加损耗，可能会出现局部发热点。
○2金属结构部件也会产生振动，会导致松动，使周围的媒介物磨损。
因此，通常采用飞金属支撑部件，如玻璃纤维模压板。大的支撑托架用螺栓固定在铁芯端压板上。支撑托架给玻璃纤维锥形箍环提供支撑。绕组端线的振动必须受到限制，因其会使绕组铜导线产生疲劳裂纹。如果水内冷绕组导线发生疲劳裂纹，则氢气将会泄漏到冷却水系统，由此导致特别严重的后果。通过加速度计监控因支撑松弛导致的绕组端接振动的增加。振动幅度在很大程度上取决于电流。一段运行之后产生的支撑松动，可以通过紧固螺栓、插入或紧固槽楔或在线棒导体之间的绝缘中充入热固树脂消除。
3、机座与端盖
机座的作用主要是支撑和固定定子铁芯和定子绕组，同时在结构上还要满足电机的通风和密封要求。如果用端盖轴承，它还要承受转子的质量和电磁力矩。氢冷发电机的机座除了满足上述一般发电机要外，还要能防止漏氢和承受氢气的爆炸力。
机座由高强度优质钢板焊接而成。机壳和定子铁
芯背部之间的空间是电机通风（氢气）系统的一部分，
它的结构随通风系统的不同而异。对定子为轴向通风
的系统，机壳与铁芯背部之间的空间为简单风道。对
定子轴向分段、径向通风冷却的系统，常将机壳与铁
芯背部之间的空间沿轴向分隔成若干段，每段形成一
个环形校风室，各小风室相互交替地为进（冷）风区
和出（热）风区。各进风区之间和各出风区之间分别
用圆形或椭圆形钢管连通，也有的讲每个进风区都设
有独自的进风管道，以减小个进风区的压力差。图10 整体机座为了减少氢冷发电机通风阻力和缩短风道，冷却氢气的冷却器常安装在机座内的矩形框内。冷却器一般为2~4组，其布置位置主要有立放在电机两端的两侧、立放在电机中部的两侧、横卧在电机上部两侧（背包式）三种型式。
端盖是电机密封的一个重要组成部分，为了安装、检修、拆装方便，一般端盖由水平分开的上下两半构成，采用钢板焊接结构或铝合金铸造而成，大容量的发电机常采用端盖轴承，轴承装在高强度的端盖上。
发电机的轴承与密封支座都安装在都在装在轴承上，这样做可以缩短转轴长度比具有良好的支撑刚度，由于轴承中心线距机座断面较近，使得端盖在支撑质量和承受机内氢压是变
心最小，以保证可靠的气密性。
端盖与机座、出线盒和氢冷却器外罩一起组成“耐爆”压力容器。端盖为厚钢板拼焊而成，为气密性焊缝，焊后进行焊缝的气密性实验和退货处理，并要承受水压试验。上、下半端盖的和缝面的密封及机座把合面的密封均为密封槽填充密封胶的结构。为了提高端盖和缝面的刚度，端盖和缝面采用双排连接螺栓。
4、定子出线和发电机出线盒
定子出现导线杆是装配在出现瓷套管内的，组成了出线瓷套端子。出线穿过转载出线盒上的瓷套端子，将定子绕组出线映出机座外，并保证不漏氢漏水。出现瓷套端子共有6个，均为水内冷。其中3个主出线端子，另外三个为中性点出线端子。出线瓷套端子对机座和水路都是气密的。
以每个出现瓷套端子为中心，从出线盒向下吊装着若干组穿心式电流互感器，分别提量给测量仪和继电保护使用。
5、氢冷却器
发电机的氢冷却器放在机座两侧或顶部的外罩内。每只氢冷却器有独立的水支路。当停运一只水支路是，冷却器能带80%～100%的负荷运行。
氢冷却器外罩为钢板焊接结构，对称布置安装在发电机机座的两端或顶部。这样既可减少发电机轴向长度，又可运输时另行包装，减少定子运输尺寸和质量。
（二）转子
发电机的转子主要由转子铁芯、励磁绕组（转子线圈）、护环、和风扇等组成。由于发电机转速高，转子受到的离心力很大，所以转子都呈细长形，且制成隐极式，以便更好地固定励磁绕组。主要介绍氢内冷转子的结构特点。
1、转子铁芯
大容量的汽轮发电机转子铁芯采用机械强度高、导磁性能好的优质合金钢锻件（如镍铬钼钒、镍铬钒、钒镍钼等），经检验合格后，经加工制成。转子的直径最大已达1.25m,其中心孔的切向应力已接近目前锻件允许应力的极限。
图11 氢冷发电机转子
转子上沿轴轴向铣有安放转子励磁绕组的凹槽。转子槽型有矩形槽、梯形槽、阶梯形槽，这三种槽形在大容量发电机上都有采用。槽的排列方式一般为辐射式（图12），槽与槽之间的部分为齿。未加工的部分通称为大齿，其余称小齿。大齿作为磁极的极身，是主要磁通回路。在大齿表面沿横向铣出若干个圆弧月牙槽，使大齿区域和小齿区域两个方向的刚度相同。
图12 转子线槽分布图
（a）转子磁极横断面；（b）转子轴线剖视
二极转子表面铣出嵌线槽后，磁极轴线上的大齿部分刚比极间开槽区的大，当转子旋转时，受自重和惯性转矩影响，依转子位置的不同，转轴弯曲程度也不相同。转子每转一圈，弯曲程度的大小要变化两个周期，将产生双倍频振动。为此，对大型的细长转子，常在大齿表面上沿轴向铣出一定数量的圆弧形横向月牙槽，使大齿区域和小齿区域两个方向的刚度接近相等，降低转子双倍频振动，如图12所示。
2、励磁绕组
励磁绕组线圈的每一匝都是由半匝或多根半匝导线构成，在线匝的端部中间或底部引出接头。在每个半匝嵌入槽中后，用铜焊将接头焊接在一起，形成一个串接的线圈。励磁绕组的线圈是用还有少量银的高导电率铜线绕制而成，可以改善铜线的抗蠕变性能。冷却气体通过径向排列的转子槽排出。励磁绕组放在槽内后，绕组的直线部分用槽楔压紧，端部径向固定采用护环，轴向固定采用云母块和中心环。励磁绕组的引出线经导电杆接到集电环（滑环）上再经电刷引出。
3、转子护环
护环对转子绕组端部起着固定、保护、防止变形的作用。承受着转子的弯曲应力、热套应力和绕组端部及本身的巨大离心力。护环通常用非磁性高合金奥氏体钢锻制而成，所以钢种大多属Mn—Cr系列。鉴于过去常用的18Mn5Cr、18Mn4Cr护环钢在湿度较高环境中易于发生应力腐蚀产生裂纹。近年来的发展以证明，含有18%锰（Mn）及18%铬（Cr）的奥氏体合金钢可以避免应力腐蚀裂纹。必须指出的是，护环的破裂会导致电机的严重损坏，至少需要几个月的停机检修。
护环的嵌装有以下三种基本形式：
（1）护环只通过中心环嵌装，护环端头与转子本体脱离，叫做分离式嵌装。
（2）护环同时嵌装在转子本体和中心环上，叫做两端固定式嵌装。
（3）护环只嵌装在转子本体上，叫做悬挂式嵌装。
脱离式嵌装的护环边端与绕组之间有相对位移，只适用与小容量电机。两端固定式嵌装的护环，采用弹性中心环后，可用于较大容量的电机。大容量汽轮发电机常采用悬挂式嵌装的护环。
4、风扇
两个同样的风扇装于发电机转子的两侧，用以加快氢气哎定子铁芯和转子部位的循环，用以提高冷却效果。通常采用离心式或轴流式风扇。
5、中心孔
转轴内部通有长轴向中心孔，对应与本体部分的中心孔用导磁中心轴填塞，以减少铁轭部磁阻。
（三）发电机励磁控制系统
同步发电机的励磁系统主要由励磁功率单元和励磁调节器（装置）两大部分构成。励磁功率单元，是指同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的电源部分。而励磁调节器，则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则，控制励磁功率单元输出的装置。由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统，称为励磁控制系统。
1、励磁系统的主要作用
励磁系统是发电机的重要组成部分，它对电力系统级发电机本省的安全稳定运行有很大的影响。励磁系统的主要作用是：
（1）发电机正常运行是，按主机负荷情况供给和自动调节励磁电流，以维持一定的端电压和无功功率的输出；
（2）发电机并列运行时，是无功功率分配合理；
（3）当系统发生突然短路故障时，能对发电机的进行强励，以提高系统运行的稳定性，短路故障切除后，使电压能够迅速恢复正常；
（4）当发电机负荷突减时，能进行强行减磁，以防电压过分升高；
（5）发电机发生内部故障，如匝间短路或转子发生两点接地短路故障跳闸后，以及正常停机能对发电机自动灭磁。
2、励磁方式
获得励磁电流的方法称为励磁方式。目前采用的励磁方式分为两大类：一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统；另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统。
（1）直流励磁机励磁
直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或者他励接法。采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供给。如图13所示。
图13 直流励磁机励磁
（2）静止整流器励磁
同一轴上有三台交流发电机，即主发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自励(有时采用永磁发电机)。副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机，而主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组。(见图14）
图14 静止整流器励磁
（3）旋转整流器励磁
静止整流器的直流输出必须经过电刷和集电环才能输送到旋转的励磁绕组，对于大容量的同步发电机，其励磁电流达到数千安培，使得集电环严重过热。因此，在大容量的同步发电机中，常采用不需要电刷和集电环的旋转整流器励磁系统，如图15所示。主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。由于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置，故又称为无刷励磁系统。
图15旋转整流器励磁
3、600MW发电机励磁系统
600MW的汽轮发电机的励磁电流约为4000～6000A，更大的发电机可达上万安，已不可能采用同轴直流励磁机来供给。因为直流励磁级机的极限制造容量，已经不能满足大容量机组的励磁要求。因此，对于大容量的汽轮发电机的励磁，只能采用交流电源，经硅整流后供给励磁系统。根据交流电源的来源不同，大体可以分为两大类。
第一类，交流电源来自与主机同轴的交流发电机，经整流后，供给主机的转子绕组。此交流发电机称为交流励磁机。
这类励磁系统，按整流器是静止还是随发电机轴旋转，又可分为静止硅整流和旋转硅整流。而旋转硅整流励磁方式，因其硅整流元件和交流励磁机电枢与发电机主轴一同旋转，直接给主励磁绕组供给励磁电流，不需要经过转子滑环级碳刷引入，故又称为无刷励磁方式。
第二类，交流电源来自接于发电机出口的变压器（励磁变压器），经硅整流后供给发电机励磁。在这种励磁系统中，励磁变压器、整流器等都是静止元件，故又称其为全静态自励磁系统。
全静态自励系统，也有两种不同的方式。如果只用励磁变压器并连载发电机出口，则称为自并励方式。如果除了并联的励磁变压器外，还有与发电机定子电流回路串联的励磁变流器（串联变压器），两者结合起来共同供给励磁电流，则构成所谓自复励方式。
600MW级及更大容量机组的励磁系统，用得最多的是：他励无刷励磁（旋转硅整流）和自并励方式。
4、引进型汽轮发电机无刷励磁系统
引进型汽轮发电机无刷励磁系统，其励磁系统原理接线如图16所示。它由带有旋转整流器的交流励磁机（电枢3和磁场4）、永磁式副励磁机（电枢1和永磁磁极2）机自动电压调节（AVR）三部分组成。发电机的励磁电流有偶主励磁机旋转电枢3的交流输出经不控整流器8整流后供给。改变晶闸管导通角就可以改变主励磁机的励磁电流，使其输出电压变化，竟如改变发电机的励磁电流。而晶闸管的导通角，由自动电压调节器控制。
图16 引进型汽轮发电机无刷励磁系统原理接线
1—永磁发电机电枢；2—永磁发电机磁场；3—无刷励磁机电枢；4—无刷励磁机磁场；5—旋转整流装置；
6—主发电机磁场；7—主发电机电枢；8—晶闸管整流装置；9—励磁机磁场开关
（四）汽轮发电机冷却方式简介
发电机运行时，其内部产生的各种损耗转化为热能，会引起发电机发热。尤其是大型汽轮发电机，因其结构细长，中部热量不易散发发热问题更显得严重。发电机的发热部件，主要是定子绕组、定子铁芯、转子绕组以及铁芯两端的金属部件，必须通过高效的冷却措施，使这些部件发出的热量及时散发出去，保证发电机各部分温度不超过允许值。
在汽轮发电机的发展过程中，冷却方式的发展一直占有主导地位。它关系到整个发电机的技术经济指标以及运行的可靠性，各国对此问题都极为重视，一直在试验的基础上不断取得新的进展，主要采用了冷却效果好的冷却介质，并发展了把冷却介质引入载流导体内的直接冷却技术，即所谓绕组的内部冷却方式。
目前大型发电机的冷却介质主要有空气、氢气、水和油。相对冷却能力的比较，水的冷却能力最好。
在发电机冷却系统中，冷却介质可以按不同哦的方式组合。600MW汽轮发电机的冷却方式主要有以下几种。
（1）全氢冷：定、转子绕组采用氢内冷，定子铁芯（包括其附件，下同）采用氢冷。
（2）水氢氢冷：定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、定子铁芯氢冷。
（3）水水氢冷：定子绕组水内冷、转子绕组水内冷、定子铁芯氢冷。
（4）双水内冷：定子绕组水内冷、转子绕组水内冷、定子提心空冷。
常见汽轮发电机冷却方式与容量关系，见表1；
表1 常用汽轮发电机冷却方式与容量关系
（内）氢（内）氢
（五）发电机的主接线
主接线母线将发电机与变压器连接在一起。发电机的每相都连接有一个铝质同心外壳包裹起来的铝导管。由于各外壳之间相互绝缘，所以就称为分相封闭式母线（IPBB）。
每一相的导线都放置在外壳的中心，外壳与导体之间使用绝缘材料均匀填充，并将绝缘材料牢牢地固定在外壳的内表面上。这种方式可以允许到一再外壳内有一定范围的径向移动。母线安装的等级应根据其在最大负载及其特定使用环境条件下的温度升高，承受地球引力的能力，以及在任何地方发生三相短路都不损害发电机系统等原则来划分。
导体中流过的电流在导体周围产生很强的磁场。磁场会在外壳中产生感应电流，并且在所有导体、外壳之间产生电磁力。将每相的外壳都紧紧地绑在一起，就是为了降低电磁力的影响，且可以使流过三相外壳的电流平衡。这种安排为具有短路特性的电器一体化分相封闭式母线。
每相外壳都使用绝缘装置支撑，使外壳与地面之间绝缘，但在一点接地。应使用绝缘手段保证外壳中的环流与联结在导体上的电厂中所有系统隔离。通常情况下使用橡胶管将外壳与系统隔离。这样做即起到了外壳与系统之间的绝缘作用，又从物理上保护了导体。导体中的电流产生较强的磁场，会在临近的钢铁架中产生环流并发热。该问题应在设计时慎重考虑，因为大量的发热不仅是能源浪费而且还能引起爆炸，造成人员的伤害。额定容量在660MW 一下的发电机组，都可以使用自然冷却的主连接系统。如果发电机组有较高的容量等级，通常情况下就需要考虑采用强迫冷却方式的主连接系统。
四、同步发电机的主要技术数据
为了使发电机按设计技术条件运行，一般在发电机出厂时都在铭牌上标注出额定参数，并在说明书中加以说明。这些额定参数主要有以下几个：
（1）额定容量（或额定功率）。额定容量是指发电机在设计技术条件下运行输出的功率，用kVA或MVA表示；额定功率是指发电机输出的有功功率，用kW或MW
表示。
（2）额定定子电压。是指发电机在设计技术条件下运行时，定子绕组出现端的线电压，用kV表示。我国生产的300MW和600MW发电机组额定定子电压一般为
20KV。
（3）额定定子电流。指发电机定子绕组出线的额定线电流，单位为A。
（4）额定功率因数（cos）。指发电机在额定功率下运行时，定子电压和定子电流之
间允许的相角差的余弦值。300MW发电机组的额定功率因数为0.85，600MW
机组的功率因数为0.9。
（5）额定转速。指正常运行时发电机的转速，用r/min（每分钟转速）表示。我国生产的汽轮机发电机转速均为3000r/min。
（6）额定功率。我国电网的额定频率为50Hz(即每秒50周)。
（7）额定励磁电流。指发电机在额定出力时，转子绕组通过的励磁电流，单位为A 或kA。
（8）额定励磁电压。指发电机励磁电流达到额定值时，额定出力运行在稳定温度时的励磁电压。
（9）额定温度。指发电机在额定功率运转时的最高允许温度（℃）。
（10）效率。指发电机输出与输入能量之百分比，设计工况下，效率一般在93%～98%之间，300MW和600MW大型机组在98%以上。
五、结语
本文只是对大型发电机进行了简单的介绍。介绍了发电机的工作原理和发电机的结构，以及同步发电机的主要技术参数。详细介绍了大型发电机的主要部件，定子、转子、发电机励磁控制系统、汽轮发电机冷却方式、和发电机的主接线。如有不足指出请多指教。
参考文献
[1] 华东六省一市电机工程（电力）学会《电气设备及其系统》第二版中国电力出版社，
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汽轮机发电机本体结构及功能 一、发电机结构及功能 氢冷发电机在本体上主要由定子和转子两大部分组成,在附属系统上主要有励磁系统、冷却系统、密封油系统和氢气系统。 二、发电机定子 定子由机座、铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。 1、机座及端盖 定子机座为中段机座和两端端罩组成的三段式组合结构，中间段与铁芯长度相近。沿轴向布置的环形板既是铁芯的支撑件，也是风区隔板，隔板间有圆形风
管。两端端罩罩住定子线圈端部，4个卧式冷却器置于两端罩顶部的冷却器罩内。 三段式机座之间用螺栓把合，各接合面处除用橡胶圆条密封外，还用气密罩封焊，端罩两侧下部设有排水法兰，接液位信号器，冷却器漏水可及时报警。 整个机座按防爆要求设计，具有足够的强度和良好的气密性，经受1.0兆帕30分钟的水压试验和4×105帕气密试验。 2、机座的作用： 主要是支持和固定铁芯绕组。如果用端盖轴承，它还要承受转子的重量和电磁力以及分配冷却气流力矩。（特别是在发电机出口短路后要承受10倍以上的短路力矩的作用），除此以外，还要防止漏氢和承受住氢气的爆炸力。 3、定子弹性支撑： 为了减少发电机运行时定子铁芯所产生的双倍频的振动对发电机基础的影响，铁芯与机座之间采用轴向组合式弹性定位筋作为隔振结构。 两个主要振动源：一是铁芯振动，其振动频率为二倍频100HZ。这因为在二极发电机中，由于发电机转子磁场的影响，机座和定子铁芯将受到100HZ的交变电磁力的作用，并使定子铁芯变成一个不断变化的椭圆，使机座发生倍频振动。二是转子振动，这通常只发生在轴承与端盖合成一体的发电机上，它起因于转子的各种不平衡，其频率为50HZ，即转子的机械旋转频率。所以说机座都是为高
第四节汽轮发电机 汽轮发电机是同步发电机的一种，它是由汽轮机作原动机拖动转子旋转，利用电磁感应原理把机械能转换成电能的设备。 汽轮发电机包括发电机本体、励磁系统及其冷却系统等。 一、汽轮发电机的工作原理 按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。汽轮发电机转子与汽轮机转子高速旋转时，发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电流后，便建立一个磁场，这个磁场称主磁极，它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个极出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙、进入转子另一个极构成回路。 根据电磁感应定律，发电机磁极旋转一周，主磁极的磁力线北装在定子铁芯内的U、V、W三相绕组（导线）依次切割，在定子绕组内感应的电动势正好变化一次，亦即感应电动势每秒钟变化的次数，恰好等于磁极每秒钟的旋转次数。 汽轮发电机转子具有一对磁极（即1个N极、一个S极），转子旋转一周，定子绕组中的感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次，这样发电机转子以每秒钟50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端（即中性点）连在一起。绕组的首端引出线与用电设备连接，就会有电流流过，这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程。 二、汽轮发电机的结构 火力发电厂的汽轮机发电机皆采用二极、转速为3000r/min的卧式结构。发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组。 发电机最基本的组成部件是定子和转子。 为监视发电机定子绕组、铁芯、轴承及冷却器等各重要部位的运行温度，在这些部位埋置了多只测温元件，通过导线连接到温度巡检装置，在运行中进行监控，并通过微机进行显示和打印。
固定磁场交流发电机原理模型 发电机是根据电磁感应原理来发电的，发电机首先要有磁 场，现在用一对磁铁来产生发电机的磁场，磁力线从北极到南 极。 在磁场内放入矩形线圈，线圈两端通向两个滑环，滑环通过 电刷连接到输出线上，输出线端连有负载电阻。 当线圈旋转时，根据电磁感应原理，线圈两端将会产生感应 电动势，当磁场是均匀的，矩形线圈作匀速旋转时，感应电势 按正弦规律变化，在负载电阻上有正弦交流电通过。动画中绿 色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应 电流的大小。 旋转磁场交流发电机原理模型 在这个模型中磁场是不动的，线圈在磁场中旋转产生感应电 势。在实际发电机中产生感应电势的线圈是不运动的，运动的 是磁场。产生磁场的是一个可旋转的磁铁，也就是转子，线圈 在磁铁外围，与磁铁转轴同一平面。当磁铁旋转时产生旋转磁 场，线圈切割磁力线产生感应电动势。 由于空气的磁导率太低，在旋转磁铁的外围安上环型铁芯， 也就是定子，可大大加强磁铁的磁感应强度。在定子铁芯的内 圆有一对槽，线圈嵌装在槽内。为了看清线圈电流与转子的运 动关系，把定子变成半透明的。当磁铁旋转时，线圈切割磁力 线感生交流电流。 真正发电机的转子是电磁铁，转子上绕有励磁线圈，通过滑 环向励磁线圈供电来产生磁场。把定子与线圈安在转子外围， 一个单相交流发电机原理模型就组成了。 转子作匀速旋转时，线圈就感生交流电流，画面中绿色小球 运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的 大小。 三相交流发电机原理模型
实际应用的都是三相交流发电机，其定子铁芯的内圆均匀分布着6个槽，嵌装着三个相互间隔120度的同样线圈，分别称之为A相线圈、B相线圈、C相线圈。装上转子就组成了一台三相交流发电机原理模型。 画面中的三相交流发电机采用星形接法，三个线圈的公共点引出线是中性线，每个线圈的引出线是相线。 当转子匀速旋转时三个线圈顺序切割磁力线，都会感生交流电动势，其幅度与频率相同。由于三个线圈相互间隔120度，它们感应电势的相位也相差120度。在画面上有每根相线的输出电势波形。 汽轮发电机的构造 这里介绍汽轮发电机的构造，是由蒸汽轮机或燃气轮机推动的发电机。发电机主要由转子与定子组成，由于汽轮机的转速很高，故汽轮发电机的转子是两极的，额定转速每分钟3000转，输出50赫兹的三相交流电。 这是转子铁芯构造示意图，在铁芯圆周上开有一些槽，嵌有励磁绕组，在圆周两侧各有一段槽距大的面称为大齿，就是磁极（图1所示）。励磁绕组两端通过集电环（滑环）接到励磁电源，在转子圆周两侧就形成北极与南极，旋转时就产生旋转磁场。 由于转子圆周上没有凸出的磁极（不像原理模型中的转子），称之为隐极式转子。 图2为嵌有励磁绕组的转子模型，为降低发电机的温度，在转子两端还装有风扇。 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（图3所示）。 在槽内嵌放定子的三相绕组。每相绕组由多个线圈组成，按一定规律对称排列。（图4所示）。使定子铁芯透明可看清绕组的分布（图4所示）。 转子插在定子内部，定子与转子的相对位置如图5所示。 定子固定在发电机的机座（外壳）内，转子由机座两端的轴承支撑，可在定子内自由旋转。集电环在机壳外侧，和碳刷架一同装在隔音罩内。在发电机外壳下方有发电机出线盒，发出的三相交流电从这里引出（图6所示）图7是发电机外观图 下载动画可观看发电机结构动画。 多磁极发电机原理模型 多磁极发电机的转子有多对磁极， 图1是有3对磁极的转子模型。由于每个磁极都是从转子上明显凸起，称之为凸极式转子。每个磁极上都 绕有励磁线圈，形成南北相间的6个磁极，励磁电源通过滑环向励磁线圈供电。 该模型的转子有3对磁极，旋转一周磁场将循环3个周期，每旋转120度磁场变化1个周期。定子内园周有 18个槽
?各种发电机的工作原理 <一> 发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。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。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。 <二>发电机的分类可归纳如下： 发电机分：直流发电机和交流发电机 交流发电机分：同步发电机和异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 <三>发电机结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 柴油发电机工作原理 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。 汽油机驱动发电机运转，将汽油的能量转化为电能。 在汽油机汽缸内，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行作功。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装，就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 ·主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。
发电机转子结构 发电机转子由主轴、轮毂、轮臂、磁轭、端压板、风扇、磁极、制动闸板等组成，如左上图所示。 其中：1-主轴2-轮毂3-转臂4-磁轭5-压板6-风扇7-磁极8-制动闸板 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；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；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。 由于大型水轮发电机的转速较低，因此，大型水轮发电机的磁极数要比汽轮发电机多的多。又因为大于4级的磁极在制造上很困难,所以,大型水轮发电机的磁极基本上是凸极式。另外,由于水轮发电机导水机构的关闭需要一定的时间, 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--来表征。正因为这一原因，大型水轮发电机的转子都显得很笨重。 大型水轮发电机的转轴通常采用分段轴结构。水轮发电机转轴由顶轴、转子体和主轴三部分构成。由于中间一段是转子支架中心体，没有轴，因而又称“无轴结构”。转子支架（轮毂和轮臂）与主轴的联结采用空心轴。空心轴可提高锻造质量，还可以作为混流式水轮机的补气孔或轴流式水轮机操作油管的通道。 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。
2.发电机的构造 发电机（图2-1）主要由机座、主发电机、励磁发电机及励磁系统等组成。 2.1 机座 发电机机座采用六面箱体结构，用钢板焊接而成，具有较高的强度、刚度和机械稳定性。上面“背包”部分用来安放励磁系统，机座侧面壁板开有各种功能窗口。 图2-1 发电机
图2-2 主机转子 图2-3 主机定子 主发电机包括主机转子（图2-2）和主机定子（图2-3），为典型的旋转磁极式隐极同步发电机。其作用是产生三相交流电输出到电网或其它负载。
励磁发电机包括励磁机定子（图2-4）和励磁机转子（图2-5），为典型的旋转电枢式凸极同步发电机。定子上有主磁极，并安装有主极线圈，当该线圈中通以直流电流时即产生固定的磁场；转子上嵌有交流电枢绕组，当转子旋转时，电枢绕组因切割磁力线而感应出交流电势。 图2-4 励磁机定子图2-5 励磁机转子
图2-7 旋转整流模块示意图 2.4 旋转整流模块、压敏模块 在主机转子与励磁机转子之间，安装有3块旋转整流模块，1块压敏模块。 2.4.1 旋转整流模块 旋转整流模块用径向螺钉固定在轴套上（图2-6）。 旋转整流模块的作用是：将励磁机的交流电变为直流电，为主机提供稳定的直流电。 图2-6 旋转整流模块安装位置 模块发生故障时可按以下步骤进行更换：拆下紧固螺钉和连接螺钉后，从汇流环下面沿轴向取出故障模块。按正确的极性（负极朝向励磁机端）装配模块，紧固螺钉和连接螺钉均涂螺纹固定剂，然后用力矩扳手将其拧紧。规定的拧紧力矩为：紧固螺钉为4.5N ·m ～5.5 N ·m ，连接螺钉为2.5 N ·m ～3.5 N ·m 。 旋转整流模块上有A 、K 、AK 三个接线柱，如图2-7所示。 注意：完好的旋转整流模块应该有一个非常大的反向电阻和很低的正向电阻。 具体测量方法为：
**电站发电机结构及原理 一、**水电站发电机为三相凸极同步发电机，布置方式采用立轴全伞式、密闭自循环通风空气冷却的形式。 二、发电机主要由定子、转子、下机架、推力轴承及下导轴承、上机架及空气冷却系统、制动和顶起系统、灭火系统、自动化系统等零件组成。 1、三相凸极同步发电机：因转子绕组布置方式（48个磁极） 布置在转子机械体周围（对称挂在转子圆柱上），叫凸极，最重 要的一个原因，机组转速（低转速）的原因。 2、立轴全伞式：机组整体布置卧式或者立式（大中型机组一般 采用立式布置，卧式布置通常用于小型水轮发电机型机组和贯 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，因酉酬电站机组是立式布置，发电机没有上导，因此为全伞式，所以为立轴全伞式。 3、密闭双路径无风扇自循环通风空气冷却的形式：发电机外部 及定转子端部全部密闭，由上下挡风板及风罩，组成上下对称 的风道，冷却空气由圆盘支架、磁轭、磁极转动时的离心力的 作用形成。由转子中心机械空洞上、下进入转子铁芯，再由转 子进入定子铁芯，带走热量后，经空气冷却器冷却，冷风再由 转子中心机械空洞上、下进入转子铁芯，如此循环，所以叫密 闭自循环通风空气冷却的形式。循环路径为：圆盘支架→磁轭
→磁极→定子→空气冷却器→机坑→圆盘支架。 三、发电机的主要技术参数： 1.发电机型号：SF60-48/9120(水轮发电机组、额定容量60MW、 磁极个数48、定子(焊接正十六边形)外接圆直径9120mm 2.额定容量：60MW/70.59MV A 3.额定定子电压：10.5kV 4.额定定子电流：3881.3A 5.额定励磁电压：340V 6.额定励磁电流：820A 7.额定功率因数：0.85滞后 8.额定频率：50Hz 9.额定转速：125r/min 10.飞翼转速：250r/min 11.绝缘等级：F/F 12.冷却方式：密闭双路径无风扇自循环通风空气冷却系统 13.励磁方式：静止可控硅 14.旋转方向：俯视顺时针 15.定子接线：2Y 四、原理：在水轮机中，水流通过蜗壳的导流作用径向流入导水机构， 将液体动能转化为静压能，再通过叶片将静压能转换为转子的动能，转轮通过主轴与发电机转子联轴，带动转子旋转并切割发电机定子磁力线圈，利用电磁感应原理在发电机线圈中产生高压电，再经过变压
一、发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。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。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机可分为直流发电机和交流发电机，交流发电机又可分为同步发电机和异步发电机(很少采用) ，还可分为单相发电机与三相发电机。 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 二、发电机的工作原理 按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。图1为同步发电机的工作原理图。发电机转子与汽轮机转子为同轴连接，当蒸汽推动汽轮机高速旋转时，发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电源后，便建立了一个磁场，这个磁场有一对主磁极，它随着汽轮机发电机转子旋转。磁通自转子的一个极（N级）出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙，进入转子另一个极（S极）构成回路。 图1 同步发电机工作原理图2 发电机出线的接线发电机转子具有一对磁极，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极是，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次。这样，发电机转子以每秒50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若
发电机原理及构造——发电机的励磁系统 众所周知，同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电，由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用，在电刷上获得了直流电，再通过另一套电刷，滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子，励磁绕组去励磁，因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器，显然可以用一组硅二节管取代，而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动，则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。 下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统，介绍它的工作原理。 一、相复励励磁原理 左图为常用的电抗移相相复励励磁系统线路图。由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器LH提供的电压几何叠加，经过桥式整流器ZL整流，供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗器DK 移相进行相位补偿。 二、三次谐波原理 左图为三次谐波原理图，对一般发电机来源，我们需要的是工频正弦波，称为基波，比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发电机定子槽中，安放有主绕组和谐波励磁绕组（s1、s2），而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应出来，经过ZL桥式整流器整流，送到主发电机转子绕组LE中进行励磁。 三、可控硅直接励磁原理 由左图可以看出，可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量，经整流后送入励磁绕组去的励磁方式，它是由自动电压调节器（A VR），控制可控硅的导通角来调节励磁电流大小而维持发电机端电压的稳定。 四、无刷励磁原理 无刷励磁主要用于西门子、斯坦福、利莱等无刷发电机。它是利用交流励磁机，其定子上的剩磁或永久磁铁（带永磁机）建立电压，该交流电压经旋转整流起整流后，送入主发电机的励磁绕组，使发电机建压。自动电压调节器（A VR）能根据输出电压的微小偏差迅速地减小或增加励磁电流，维持发电机的所设定电压近似不变。 中小型三相同步发电机的技术发展概况 一．概述 中小型同步发电机是中小型电机的主要产品之一，广泛应用于小型水电站、船舶电站、移动电站、固定电站、应急备用电站、正弦波试验电源、变频电源、计算机电源及新能源――风力发电、地热发电、潮汐发电、余热发电等。它对边（疆）老（区）贫（穷）地区实现电气化，提高该地区经济发展水平和人民的生活水平有着重要的作用，中小型发电机在船舶、现代电气化火车内燃机车等运输设备中也是一个关键设备。移动电站对国防设施、工程建设、海上石油平台、陆上电驱动石油钻机、野外勘探等也是不可缺少的关键装备之一。应急备用电站在突发事件中的防灾、救护保障人民的生命和财产的安全有着不可替代的作用。开发绿色能源、可再生能源、减少大气二氧化碳的含量，小水电、风力发电、地热发电和余热发电是重要的组成部分。 我国小型同步发电机的第一代产品是1956年电工局在上海组织的统一设计并于1957年完成的TSN、TSWN系列农用水轮发电机。第二代产品是在进行了大量试验研究和调查研究的基础上于1965年开始的T2系列小型三相同步发电机统一设计，该水平达到六十年代国际先进水平，为B级绝缘的有刷三相同步发电机。在这段时间还开发了ST系列有刷单相同
详细解析汽车发电机工作原理Time:2010-12-24 13:54:53 Author: Source:中电网交流发电机的结构 一、6管交流发电机的结构 交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。 JF132型交流发电机组件图见图2-5a JF132型交流发电机结构图见图2-5b JF132型交流发电机结构图见图2-5c （一）转子 转子的功用是产生旋转磁场。 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图2-6
转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。 当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。 交流发电机的磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S极→磁轭。见图2-7。 （二）定子 定子的功用是产生交流电。定子由定子铁心和定子绕组成。见图2-8A 定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。 三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。 1．每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。
2．每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。 3．三相绕组的始边应相互间隔2π+120o电角度（一对磁极占有的空间为360o电角度） 例：国产JF13系列交流发电机三相绕组绕制见图2-8B 结构参数如下： 磁极对数p6对 定子槽数z36槽 定子绕组相数m3相 每个线圈匝数N13匝 绕组联结方法Y型联结 在国产JF13系列交流发电机中，一对磁极占6个槽的空间位置（每槽60o电角度），一个磁极占3个槽的空间位置，所以每个线圈两条有效边的位置间隔是3个槽，每相绕组相邻线圈始边之间的距离6个槽，三相绕组的始边的相互间隔可以是2个槽，8个槽，14个槽等。 （三）整流器 交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电，6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路，6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。 1．汽车用硅整流二极管特点 （1）工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A； （2）反向电压高，反向重复峰值电压270V，反向不重复峰值电压300V；
汽轮发电机结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组 成。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及 转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引 出，接在回路中，便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好
的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞电磁感应定律 励磁机就是一个小功率的直流发电机,一般都为几十伏,励磁电压一般不变,即使变动也很小,而励磁电流的大小由磁场变阻器或自动励磁调节器调节,它的作用是将发出来的直流电供发电机转子磁极饶组励磁电流以产生磁场.励磁电流在发电机空载时改变其大小可以改变发电机的端电压,在发电机并网带负荷时改变其大小可以改变发电机 的无功功率. 电磁感应定律： 只要穿过回路的磁通量发生变化电路中将产生感应电动势。感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化成正比。导体回路中感应电动势e 的大小，与穿过回路的磁通量的变化率成正比， 若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数，Δ为磁通量变化量，单位Wb ，Δt为发生变化所用时间，单位为s. ε为产生的感应电动势，单位为V. 1.[感应电动势的大小计算公式]
发电机系列 本栏展示用3d绘制的发电机系列教学课件，通俗易懂、直观形象。这些课件为青少年科技爱好者而作，可作中学物理的参考读物，有些可作为电工参考读物。 发电机基础原理：课件通过一个发电机原理模型讲解了发电机的基本原理，动画显示了磁力线走向、旋转线圈中感应电流的方向与输出电压的波形。 固定磁场交流发电机原理模型 发电机是根据电磁感应原理来发电的，发电机首先要有磁场，现在用一对磁铁来产生发电机的磁场，磁力线从北极到南极。 在磁场内放入矩形线圈，线圈两端通向两个滑环，滑环通过电刷连接到输出线上，输出线端连有负载电阻。当线圈旋转时，根据电磁感应原理，线圈两端将会产生感应电动势，当磁场是均匀的，矩形线圈作匀速旋转时，感应电势按正弦规律变化，在负载电阻上有正弦交流电通过。动画中绿色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的大小。（观看动画固定磁场交流发电机原理模型）
旋转磁场交流发电机原理模型 在这个模型中磁场是不动的，线圈在磁场中旋转产生感应电势。在实际发电机中产生感应电势的线圈是不运动的，运动的是磁场。产生磁场的是一个可旋转的磁铁，也就是转子，线圈在磁铁外围，与磁铁转轴同一平面。当磁铁旋转时产生旋转磁场，线圈切割磁力线产生感应电动势。 由于空气的磁导率太低，在旋转磁铁的外围安上环型铁芯，也就是定子，可大大加强磁铁的磁感应强度。在定子铁芯的内圆有一对槽，线圈嵌装在槽内。为了看清线圈电流与转子的运动关系，把定子变成半透明的。当磁铁旋转时，线圈切割磁力线感生交流电流。 真正发电机的转子是电磁铁，转子上绕有励磁线圈，通过滑环向励磁线圈供电来产生磁场。把定子与线圈安在转子外围，一个单相交流发电机原理模型就组成了。 转子作匀速旋转时，线圈就感生交流电流，画面中绿色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的大小。（观看动画旋转磁场交流发电机原理模型）
大型发电机结构说图解文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
大型发电机一、发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。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。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机可分为直流发电机和交流发电机，交流发电机又可分为同步发电机和异步发电机(很少采用) ，还可分为单相发电机与三相发电机。 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 二、发电机的工作原理 按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。图1为同步发电机的工作原理图。发电机转子与汽轮机转子为同轴连接，当蒸汽推动汽轮机高速旋转时，发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电源后，便建立了一个磁场，这个磁场有一对主磁极，它随着汽轮机发电机转
子旋转。磁通自转子的一个极（N级）出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙，进入转子另一个极（S极）构成回路。 图1 同步发电机工作原理图2 发电机出线的接线 发电机转子具有一对磁极，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极是，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次。这样，发电机转子以每秒50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端（即中心点）连在一起，绕组的首端引出线与用电设备相连，就会有电流流过，如图2所示。 三、发电机的结构 图3 大型发电机基本结构 目前我国热力发电厂的发电机皆采用二极、转速为3000r/m的卧式结构。如图4所示，发电机最基本的组成部件是定子和转子。 图4 300MW汽轮发电机组侧视图 1-发电机主体；2-主励磁机；3-永磁副励磁机；4-气体冷却器；5-励磁机轴承；6-碳刷架隔音罩；7-电机端盖；8-连接汽轮机背靠轮；9-电机接线盒；10-电路互感器；11-引出线；12测温引线盒；13-基座
<一> 发电机概述
发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力 机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由 发电机转换为电能。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。
发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原 则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到 能量转换的目的。
发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。
<二>发电机的分类可归纳如下：
发电机分：直流发电机和交流发电机 交流发电机分：同步发电机和异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。
<三>发电机结构及工作原理
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。
定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。
转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的 运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
柴油发电机工作原理
柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。
在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混 合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气 体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用 在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。
将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子， 利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。
这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列 的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。
第一章600WM汽轮机低压缸及发电机结构简介 一、汽轮机热力系统的工作原理 1、汽水流程： 1〉再热后的蒸汽从机组两侧的两个中压再热主汽调节联合阀及四根中压导汽管从中部进入分流的中压缸，经过正反各9 级反动式压力级后，从中压缸上部四角的4 个排汽口排出，合并成两根连通管，分别进入Ⅰ号、Ⅱ号2个低压缸。低压缸为双分流结构，蒸汽从中部流入，经过正反向各7 级反动式压力级后，从2个排汽口向下排入凝汽器。排入凝汽器的乏汽在凝汽器内凝结成凝结水,由凝结水泵升压后经化学精处理装置、汽封冷却器、四台低压加热器，最后进入除氧器，除氧水由给水泵升压后经三台高压加热器进入锅炉省煤器，构成热力循环。 二、汽轮机本体缸体的常规设计 低压汽缸为三层缸结构，能够节省优质钢材，缩短启动时间。汽机各转子均为无中心孔转子，采用刚性联接，，提高了转子的寿命及启动速度。#1 低压转子的前轴承采用两瓦块可倾瓦轴承，这种轴承不仅有良好的自位性能，而且能承受较大的载荷，运行稳定。低压转子的另外三个轴承为圆筒轴承，能承受更大的负荷。 三、岱海电厂的设备配置及选型 1）我公司的汽轮机组选用上海汽轮机厂生产的 N600-16.7/538/538 型600MW 机组。最大连续出力可达 648.624MW。这是上海汽轮机厂在引进美国西屋电气公司技术的基础上，对通流部分作了设计改进后的新型机组，它采用积木块式的设计。形式为亚临界参数、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽凝汽式汽轮机。具有较好的热负荷和变负荷适应性，采用数字式电液
调节（DEH）系统。机组能在冷态、温态、热态和极热态等不同工况下启动。 汽轮机有两个双流的低压缸；通流级数为28级。低压汽缸为三层缸结构，能够节省优质钢材，缩短启动时间。汽机各转子均为无中心孔转子，采用刚性联接，提高了转子的寿命及启动速度。低压缸设有四个径向支持轴承。#1 低压缸的前轴承采用两瓦块可倾瓦轴承，这种轴承不仅有良好的自位性能，而且能承受较大的载荷，运行稳定。低压转子的另外三个轴承为圆筒轴承，能承受更大的负荷。 汽轮机低压缸有4级抽汽，分别用于向4 台低压加热器提供加热汽源。N600-16.7/538/538汽轮机采用一次中间再热，其优点是提高机组的热效率，在同样的初参数条件下，再热机组一般比非再热机组的热效率提高4%左右，而且由于末级蒸汽温度较非再热机组大大降低，因此，对防止汽轮机组低压末级叶片水蚀特别有利。但是中间再热式机组的热力系统比较复杂。 汽轮机额定基本参数 型号N600-16.7/538/538 铭牌出力603.7MW 结构形式亚临界、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽、反动式、冷凝式 主汽压力16.7MPa 主汽温度538℃ 再热汽压力 3.194MPa 再热汽温度538℃ 背压11.8kPa（a） 冷却水温18℃ 给水温度278.2℃ 转速3000r/min 旋转方向从汽轮机端向发电机端看为顺时针 汽轮机抽汽级数8级
同步发电机基本结构及工作原理 各位同事： 大家好！ 今天我们有幸在一起学习同步发电机基本结构及工作原理，有讲的不周到的地方请大家指正！ 一：同步发电机基本结构 发电机主要由定子、转子、端盖及轴承、氢气冷却器、冷却器罩、出线盒油密封装臵、座板、刷架、隔音罩等部件组成。发电机与主变压器之间采用带有微正压装臵的离相封闭母线，发电机中性点经干式单相变压器接地。发电机采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水冷却，转子绕组为氢气内部冷却，铁芯为氢气冷却，发电机整体为全封闭气密结构。定子绕组总进出水汇流管分别装在机座的励端和汽端，在出线罩内还装有单独的出水小汇流管，由进水汇流管经绝缘引水管构成向定子绕组、主引线、出线瓷套端子及中性点母线板供水通道，由出水汇流管汇集排出。定子铁芯沿轴向分为九大风区，其中四个进风区、五个出风区、冷热风区依次交替，转子与定子对应。转子绕阻槽部采用气隙取气斜流通风系统，冷风自铁芯径向风道进入气隙，通过转子表面进出风斗的旋转压头效应，进入转子绕阻的内风道，气体在风道内被加热后从两侧相邻出风区排入气隙。转子端部采用两路通风系统：一路由绕组端部直线部分侧面进风，由本体第一风区（或第九风区)出风；另一路由绕组端部弧部外侧进风，经过端部铜排的风沟至弧部中心里侧出风，再由大齿端头月牙槽排入气隙。氢气由装在转轴汽、励两端护环外侧的单级浆式风扇驱动，在定子机座内密封循环，热氢气经过氢气冷却器冷却进行再循环。氢气冷却器横臵于发电机两端顶部的外罩内，汽、励端各一组，每组冷却器由两个冷却器组成，水路为各自独立的并联系统。
定子：定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。
三相同步发电机结构及工作原理1 LEROYSOMER 电球侧视图 LEROYSOMER 电球分解图 1.定子 2.转子100.励磁电枢90.励磁定子34 3.旋转二极管桥架347.浪涌抑制器198.AVR70.轴承 meccaltespa 电球分解图 10．励磁定子143.励磁线柱19.轴承11.旋转二极管架13.励磁电枢14.转子40.固定环 绕组和AVR Kirloskar 电球分解图 1.定子 2.转子 3.励磁转子 4.励磁定子10.AVR11.轴承22.旋转整流集成 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势。 发电机曲轴带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。主磁场的建立：励磁绕组通入直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体（定子）。 切割运动：引擎曲轴拖动转子旋转（给电球输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 励磁机 整流器 转子 定子 AVR(自动电压调节器) 风扇 飞轮连接 盘 出线端子
大型发电机 一、发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。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。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机可分为直流发电机和交流发电机，交流发电机又可分为同步发电机和异步发电机(很少采用) ，还可分为单相发电机与三相发电机。 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 二、发电机的工作原理 按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。图1为同步发电机的工作原理图。发电机转子与汽轮机转子为同轴连接，当蒸汽推动汽轮机高速旋转时，发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电源后，便建立了一个磁场，这个磁场有一对主磁极，它随着汽轮机发电机转子旋转。磁通自转子的一个极（N级）出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙，进入转子另一个极（S极）构成回路。 图1 同步发电机工作原理图2 发电机出线的接线发电机转子具有一对磁极，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极是，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次。这样，发电机转子以每秒50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端（即中心点）连在一起，绕组的首端引出线与用电设备相连，就会有电流流过，如图2所示。
水轮发电机的构造 本课件2012年8月重新编辑（将图片黑底色更换为白色） 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，本课件介绍一个有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）。 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。见图2。
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。 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。 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。
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。 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。