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。

轴下端有连接水轮机的法兰，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。

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。

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。

图8--水轮机发电机该水轮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。

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。

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。