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。

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。