水輪發(fā)電機(jī)講義課件

水輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)1目錄水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)的原理水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行水輪龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)目錄水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展2世界第一座水電站于1878年建于法國。美洲第一座水電站于1882年建在美國威斯康星州，采用直流發(fā)電機(jī)。1889年后,開始使用三相交流發(fā)電機(jī)。此后,單機(jī)容量增長很快，1890年僅1.5萬kW,至1955年已能生產(chǎn)10.5萬kW的發(fā)電機(jī)。一、水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展世界第一座水電站于1878年建于法國。一、水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展3中國在1949年以前自制的水輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不超過200kW,1949年以后電機(jī)工業(yè)獲得了蓬勃的發(fā)展，1958年已能生產(chǎn)7.25萬kW單機(jī)，1972年已制造出30萬kW雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)。目前位于世界前列的大容量水輪發(fā)電機(jī)為大古力水電站、伊泰普水電站、三峽水電站、溪洛渡水電站、龍灘水電站等已經(jīng)超過700MW，而今年建成的向家壩水電站已經(jīng)達(dá)到800MW。同時(shí)單機(jī)1000MW的水輪發(fā)電機(jī)組也已經(jīng)開始設(shè)計(jì)。一、水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展中國在1949年以前自制的水輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不超過200kW4水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

形式：按布置方式的不同水輪發(fā)電機(jī)可分臥式和立式兩種。按推力軸承位置的不同來分,立式發(fā)電機(jī)又分為懸式和傘式兩種。推力軸承位于裝置上方的發(fā)電機(jī)稱為懸式發(fā)電機(jī)，它適用于轉(zhuǎn)速在100r/min以上。其優(yōu)點(diǎn)是推力軸承耗損小，裝配方便，運(yùn)轉(zhuǎn)較穩(wěn)定；缺點(diǎn)是機(jī)組高度較大，消費(fèi)鋼材較多。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

形式：二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)5水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

形式：按布置方式的不同水輪發(fā)電機(jī)可分臥式和立式兩種。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

形式：二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

形式：按推力軸承位置的不同來分,立式發(fā)電機(jī)又分為懸式和傘式兩種。推力軸承位于裝置上方的發(fā)電機(jī)稱為懸式發(fā)電機(jī)，它適用于轉(zhuǎn)速在100r/min以上。其優(yōu)點(diǎn)是推力軸承耗損小，裝配方便，運(yùn)轉(zhuǎn)較穩(wěn)定；缺點(diǎn)是機(jī)組高度較大，消費(fèi)鋼材較多。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

形式：二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)7懸式發(fā)電機(jī)上下支撐下導(dǎo)與風(fēng)閘下導(dǎo)軸承定子外殼懸式發(fā)電機(jī)上支撐下導(dǎo)與風(fēng)閘下導(dǎo)軸承定子外殼8懸式水輪發(fā)電機(jī)組二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)懸式水輪發(fā)電機(jī)組二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)9推力軸承位于轉(zhuǎn)子的下方的發(fā)電機(jī)稱為傘式發(fā)電機(jī)，無上導(dǎo)的稱為全傘式，有上導(dǎo)的稱為半傘式，它適用于轉(zhuǎn)速在150r/min以下。其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)組高度低、可降低廠房高度、節(jié)省鋼材；缺點(diǎn)是推力軸承損耗大、安裝、檢修、維護(hù)都不方便。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)傳力方式：機(jī)組轉(zhuǎn)動部分重量→推力頭→鏡板→推力軸瓦→下機(jī)架→機(jī)座→基礎(chǔ)上機(jī)架：只支撐上導(dǎo)軸承和勵(lì)磁機(jī)定子。類型：1.普通傘式：有上、下導(dǎo)軸承

2.半傘式:有上導(dǎo)軸承，無下導(dǎo)軸承3.全傘式:無上導(dǎo)軸承，有下導(dǎo)軸承高壓油膜推力軸承位于轉(zhuǎn)子的下方的發(fā)電機(jī)稱為傘式發(fā)電機(jī)，無上導(dǎo)的稱為全10普通傘式有上、下導(dǎo)軸承二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)普通傘式有上、下導(dǎo)軸承二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)11半傘式有上導(dǎo)，無下導(dǎo)。發(fā)電機(jī)通常將上機(jī)架埋入發(fā)電機(jī)層地板以下。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)半傘式有上導(dǎo)，無下導(dǎo)。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)12全傘式無上導(dǎo)，有下導(dǎo)。轉(zhuǎn)動部分重量→推力軸承支撐結(jié)構(gòu)→頂蓋→座環(huán)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)全傘式無上導(dǎo)，有下導(dǎo)。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)13主要由定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、冷卻器、制動器等部件組成。水輪發(fā)電機(jī)的特點(diǎn):凸極式轉(zhuǎn)子，極數(shù)多，直徑大，軸向長度短，整個(gè)轉(zhuǎn)子在外形上與汽輪發(fā)電機(jī)大不相同。定子鐵心由扇形電工鋼片拼裝疊成。為了散熱的需要，定子鐵心中留有徑向通風(fēng)溝。轉(zhuǎn)子磁極由厚度為1～2mm的鋼片疊成；磁極兩端有磁極壓板，用來壓緊磁極沖片和固定磁極繞組。磁極與磁極軛部采用T形或鴿尾形連接。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)的組成主要由定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、冷卻器、制動器等部14定子：水輪發(fā)電機(jī)的靜止部件,主要由機(jī)座、鐵芯和三相繞組線圈（線棒）、銅環(huán)引線（匯流排）等組成。鐵芯固定在機(jī)座上。三相繞組線圈嵌裝在鐵芯的齒槽內(nèi)。發(fā)電機(jī)定子機(jī)座、鐵芯和三相繞組統(tǒng)一體統(tǒng)稱為發(fā)電機(jī)的定子，也稱為電樞。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)定子：二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)15立軸水輪發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)

機(jī)座鐵心線圈二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)立軸水輪發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)機(jī)座鐵心線圈二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)16機(jī)座功能：用于固定鐵芯。定子機(jī)座具有足夠鋼性和強(qiáng)度，應(yīng)能承受：上機(jī)架、上導(dǎo)軸承和推力軸承、機(jī)組所有轉(zhuǎn)動部分等的重量以及水輪機(jī)水推力等總和的軸向力。定子繞組短路時(shí)產(chǎn)生的切向力和半數(shù)轉(zhuǎn)子繞組短路時(shí)產(chǎn)生的不平衡磁拉力。各種運(yùn)行工況下所受的熱膨脹力、額定工況產(chǎn)生的切向力及定子鐵芯通過定位筋傳來的100Hz交變力等。疊加在上述工況下的震動力。構(gòu)成冷卻氣體的通道結(jié)構(gòu)：由軋制鋼板焊接而成。為便于現(xiàn)場組裝，分瓣機(jī)座應(yīng)在工廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)組裝，并配有鉆好螺栓孔的工藝法蘭和銷釘。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)機(jī)座二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)17鐵芯定子定子鐵芯是是發(fā)電機(jī)磁路的主要組成部分，并用以固定線棒。結(jié)構(gòu)：定子沖片、通風(fēng)槽片、定位筋、齒壓板、拉緊螺桿。定子鐵芯的作用是：作為磁路的主要組成部分，為發(fā)電機(jī)提供磁阻很小的磁路，以通過發(fā)電機(jī)所需要的磁通，并用以固定繞組。組成材料：定子沖片：由0.5mm或0.35mm厚的高質(zhì)量、高導(dǎo)磁率、低損耗、無時(shí)效、優(yōu)質(zhì)冷軋薄硅鋼片疊成；每片扇形片沖壓成形后，應(yīng)去毛刺、磨光，并在兩側(cè)涂“F”級絕緣漆。通風(fēng)槽片：0.5mm~0.75mm厚的扇形片作為底板，點(diǎn)焊通風(fēng)槽鋼定位筋：由方鋼加工而成，呈鴿尾形，將扇形沖片固定在定子機(jī)座上齒壓板：齒壓條通過拉緊螺桿軸向拉緊沖片。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)鐵芯二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)18硅鋼片二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)硅鋼片二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)19繞組三相繞組由絕緣導(dǎo)線繞制而成，均勻地分布于鐵芯內(nèi)圓齒槽中。三相繞組接成Y形，它的作用是當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組切割磁力線而感應(yīng)出電勢。定子線棒功能：通過一定的聯(lián)結(jié)方式形成電流通路，通過銅環(huán)引線匯流后輸出電功率。分類：條式波繞阻和疊式框繞阻。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)繞組二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)20定子線棒透視圖二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)定子線棒透視圖二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)21定子機(jī)座二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)定子機(jī)座二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)22定子鐵芯二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)定子鐵芯二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)23二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)24定子疊片加固二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)定子疊片加固二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)25轉(zhuǎn)子功能：發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動部件，用以產(chǎn)生磁場、變換能量和傳遞力矩。結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子中心體、轉(zhuǎn)子支架：鑄焊結(jié)構(gòu)并經(jīng)過超聲波探傷；轉(zhuǎn)子中心體與上、下端軸連接，傳遞來自水輪機(jī)的力矩。應(yīng)保持良好的通風(fēng)及導(dǎo)風(fēng)性能。磁軛：構(gòu)成發(fā)電機(jī)的磁路，是固定磁極的重要部件；由高強(qiáng)度的冷軋薄鋼板（磁軛沖片）分層疊片組裝，通過立筋、復(fù)合鍵與轉(zhuǎn)子支架相連；磁軛分層疊片并拉緊，通過通風(fēng)風(fēng)溝設(shè)計(jì)以保持良好的通風(fēng)性能。轉(zhuǎn)子引線制動系統(tǒng)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)26二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)27轉(zhuǎn)子

立軸水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子立軸水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)28磁極磁極是提供勵(lì)磁磁場的磁感應(yīng)部件，由磁極鐵芯，線圈，上、下托板，極身絕緣，阻尼繞組及鋼墊板等零部件組成。磁極鐵芯分實(shí)心和疊片兩種結(jié)構(gòu)。中、小容量高轉(zhuǎn)速水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，常采用實(shí)心磁極結(jié)構(gòu)，整體鍛造或鑄造而成。轉(zhuǎn)速大于或等于750r／min的小型水輪發(fā)電機(jī)，常采用磁極鐵芯連同轉(zhuǎn)子的磁軛與主軸整體鍛造加工。磁極固定方式通常采用螺釘、T尾和鴿尾結(jié)構(gòu)。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)磁極二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)29二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)30磁軛與轉(zhuǎn)子支架磁軛的作用是構(gòu)成磁路并固定磁極。轉(zhuǎn)子支架的作用是固定磁軛。對于定子鐵芯外徑小于325cm的中小容量的水輪發(fā)電機(jī)，磁軛可用鑄鋼或整圓的厚鋼板制造，不需要專門的轉(zhuǎn)子支架。對于定子鐵芯外徑較大的水輪發(fā)電機(jī)，磁軛通過轉(zhuǎn)子支架和主軸連成一體。磁軛的外緣加工有T尾、鷴尾槽或螺孔，用以固定磁極。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)磁軛與轉(zhuǎn)子支架二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)31二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)32二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)33機(jī)架機(jī)架是立軸水輪發(fā)電機(jī)安置推力軸承、導(dǎo)軸承、制動器及水輪機(jī)受油器的支撐部件，是水輪發(fā)電機(jī)較為重要的結(jié)構(gòu)件。機(jī)架由中心體和支臂組成，一般采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，中心體為圓盤形式，支臂大多為工字梁形式。機(jī)架按其所處的位置分為上、下機(jī)架，按承載性質(zhì)分為負(fù)荷機(jī)架和非負(fù)荷機(jī)架。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)機(jī)架二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)34主軸主軸的作用是用來傳遞扭矩，應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度。主軸一般由35號、40號、45號或20SiMn等鋼整鍛而成。小容量水輪發(fā)電機(jī)一般采用整鍛實(shí)心軸，也有的采用無縫鋼管作為軸；大、中型容量的發(fā)電機(jī)采用整鍛空心軸。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)主軸二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)35集電裝置功能：將來自勵(lì)磁系統(tǒng)的電流傳導(dǎo)給水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組建立磁場。結(jié)構(gòu)：電刷、刷架、集電環(huán)位置：集電裝置固定在發(fā)電機(jī)上端軸上電刷與刷架固定，集電環(huán)隨上端軸轉(zhuǎn)動。集電環(huán)與轉(zhuǎn)子引線相連，向轉(zhuǎn)子磁極線圈提供電流。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)集電裝置二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)36推力軸承下機(jī)架下導(dǎo)軸承轉(zhuǎn)子定子下端軸上端軸上導(dǎo)軸承集電環(huán)上機(jī)架混流式水輪機(jī)：發(fā)電機(jī)部分結(jié)構(gòu)圖二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)推力軸承下機(jī)架下導(dǎo)軸承轉(zhuǎn)子定子下端軸上端軸上導(dǎo)軸承集電環(huán)上機(jī)37

概念：什么是有功？什么是無功？三、水輪發(fā)電機(jī)的原理有功功率:在交流電路中，電源在一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出瞬時(shí)功率的平均值(或負(fù)載電阻所消耗的功率)，稱為"有功功率"。無功功率:在具有電感或電容的電路中，在每半個(gè)周期內(nèi)，把電源能量變成磁場(或電場)能量貯存起來，然后，再釋放，又把貯存的磁場（或電場）能量再返回給電源，只是進(jìn)行這種能量的交換，并沒有真正消耗能量，我們把這個(gè)交換的功率值，稱為"無功功率"概念：三、水輪發(fā)電機(jī)的原理有功功率:無功功率:38有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。

比如：1千瓦的電動機(jī)就是把1千瓦的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動水泵抽水；各種照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換為光能，供人們生活和工作照明。

有功功率的符號用P表示，單位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)三、水輪發(fā)電機(jī)的原理有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換39無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰俊７彩怯须姶啪€圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。比如40瓦的日光燈，除需40多瓦有功功率(鎮(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率)來發(fā)光外，還需80乏左右的無功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場用。由于它不對外做功，才被稱之為“無功”。

無功功率的符號用Q表示，單位為乏(Var)或千乏(kVar）三、水輪發(fā)電機(jī)的原理無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電40

無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而帶動機(jī)械運(yùn)動，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒有無功功率，電動機(jī)就不會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。例子：米與米袋。三、水輪發(fā)電機(jī)的原理無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機(jī)需要建立41無功的類型：感性無功：從物理概念來解釋感性無功功率；由于電感線圈是貯藏磁場能量的元件，當(dāng)電感線圈加上交流電壓之后，相應(yīng)磁場能量也隨著變化，當(dāng)電壓增大，電壓及磁場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時(shí)線圈的磁場就將電源供給的能量以磁場能量形式貯藏起來；當(dāng)電流減小和磁場能量減弱時(shí)，線圈把磁場能量釋放并輸回到電源中。三、水輪發(fā)電機(jī)的原理無功的類型：三、水輪發(fā)電機(jī)的原理42無功的類型：容性無功：由于電容器是儲存電場能量的元件，當(dāng)電容器加上交流電壓后，電壓交變時(shí)，響應(yīng)的電場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及電場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時(shí)電容器的電場能量就將外電源供給的能量以電場能量形式儲藏起來；當(dāng)電壓減小和電場能量減弱時(shí)，電容器把電場能量釋放并輸回到外面電路中。交流電容電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與電場能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。三、水輪發(fā)電機(jī)的原理無功的類型：三、水輪發(fā)電機(jī)的原理43無功的類型：容性無功：由于電容器是儲存電場能量的元件，當(dāng)電容器加上交流電壓后，電壓交變時(shí)，響應(yīng)的電場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及電場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時(shí)電容器的電場能量就將外電源供給的能量以電場能量形式儲藏起來；當(dāng)電壓減小和電場能量減弱時(shí)，電容器把電場能量釋放并輸回到外面電路中。交流電容電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與電場能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。三、水輪發(fā)電機(jī)的原理無功的類型：三、水輪發(fā)電機(jī)的原理44

交流發(fā)電機(jī)的原理：主磁場的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場，即建立起主磁場。載流導(dǎo)體：三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。切割運(yùn)動：原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場）。交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運(yùn)動，電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。

三、水輪發(fā)電機(jī)的原理交流發(fā)電機(jī)的原理：三、水輪發(fā)電機(jī)的原理45三相交流凸極同步電機(jī)定子鐵芯定子線圈定、轉(zhuǎn)子間空氣隙磁極鐵芯

磁極線圈轉(zhuǎn)子磁軛定子轉(zhuǎn)子三、水輪發(fā)電機(jī)的原理三相交流凸極同步電機(jī)定子鐵芯定子線圈定、轉(zhuǎn)子間空氣隙磁極鐵芯46磁軛沖片磁極沖片三、水輪發(fā)電機(jī)的原理磁軛沖片磁極沖片三、水輪發(fā)電機(jī)的原理47

磁極線圈三、水輪發(fā)電機(jī)的原理磁極線圈三、水輪發(fā)電機(jī)的原理48阻尼繞組三、水輪發(fā)電機(jī)的原理阻尼繞組三、水輪發(fā)電機(jī)的原理49磁極三、水輪發(fā)電機(jī)的原理磁極三、水輪發(fā)電機(jī)的原理50轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場轉(zhuǎn)子：

–2p個(gè)磁極磁路轉(zhuǎn)速和頻率：從定子側(cè)看，磁

場的變化頻率為

f那么每分鐘機(jī)械轉(zhuǎn)速n

為：三、水輪發(fā)電機(jī)的原理轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場三、水輪發(fā)電機(jī)的原理51NSNS旋轉(zhuǎn)SSNNU1U2U時(shí)間t12定子線圈磁極電壓的產(chǎn)生定子線圈轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，從定子線圈側(cè)可以看到隨時(shí)間變化的磁場感應(yīng)電壓（如圖示的兩個(gè)線圈U1,U2）的頻率為：n :機(jī)械轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分鐘)

f :電網(wǎng)頻率(Hz)

p :磁極對數(shù)三、水輪發(fā)電機(jī)的原理NSNS旋轉(zhuǎn)SSNNU1U2U時(shí)間t12定子線圈磁極電壓的產(chǎn)52三相交流系統(tǒng)定子線圈分成三個(gè)不同的相帶(U,V,W)沿圓周分布空間上相錯(cuò)2/3個(gè)極距感應(yīng)電壓在時(shí)間上相差120°

電角度三、水輪發(fā)電機(jī)的原理三相交流系統(tǒng)三、水輪發(fā)電機(jī)的原理53定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場定子繞組的電樞反應(yīng)：電機(jī)并網(wǎng)時(shí)，也產(chǎn)生三相電流系統(tǒng)(U,V,W)電流在時(shí)間上相差120°電角度如同轉(zhuǎn)子，定子產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，與電網(wǎng)頻率n=60f/p同步旋轉(zhuǎn)三、水輪發(fā)電機(jī)的原理定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場三、水輪發(fā)電機(jī)的原理54定、轉(zhuǎn)子磁場相互耦合形成了合成磁場等效模型：耦合磁體“齒輪NSNS定子磁場NSNS轉(zhuǎn)子磁場三、水輪發(fā)電機(jī)的原理定、轉(zhuǎn)子磁場相互耦合形成了合成磁場NSNS定子磁場NSNS轉(zhuǎn)55轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生磁力線形成的力（磁拉力）依據(jù)計(jì)算公式：空載時(shí)定子線圈內(nèi)沒有電流磁力線和磁拉力沿徑向?qū)ΨQ分布沒有切向應(yīng)力沒有轉(zhuǎn)矩。三、水輪發(fā)電機(jī)的原理轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生空載時(shí)定子線圈內(nèi)沒有電流磁力線和磁拉力沿徑向?qū)ΨQ56轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生–帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)定子電流產(chǎn)生磁場波以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)定子磁場干擾了原來的對稱磁力線不對稱磁場分布也就產(chǎn)生了切向磁力線和切向磁拉力轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生了三、水輪發(fā)電機(jī)的原理轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生–帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)三、水輪發(fā)電機(jī)的原理57不同運(yùn)行方式下的模型運(yùn)行方式空載:

徑向磁力線,沒有轉(zhuǎn)矩；電動機(jī)運(yùn)行:

定子磁場“拉著”轉(zhuǎn)子磁場(驅(qū)動轉(zhuǎn)矩)；發(fā)電機(jī)運(yùn)行:

轉(zhuǎn)子磁場“拉著”定子磁場(制動轉(zhuǎn)矩)；失步磁力線不能“約束”磁拉力?？蛰d進(jìn)相運(yùn)行發(fā)電機(jī)運(yùn)行三、水輪發(fā)電機(jī)的原理不同運(yùn)行方式下的模型空載進(jìn)相運(yùn)行發(fā)電機(jī)運(yùn)行三、水輪發(fā)電機(jī)的原58水輪發(fā)電機(jī)電磁要求額定容量：以視在功率SN（kVA）或有功功率PN（kW）表示；額定功率因數(shù)cosN：PN=SNcosN，QN=SNsinN一般發(fā)電機(jī)功率因數(shù)0.8～0.9（滯后），貫流發(fā)電機(jī)0.9～0.95（滯后）。額定電壓UN：指線電壓（V或kV）。按國家標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)電壓：3.15kV，6.3kV，10.5kV，13.8kV，15.75kV，18kV，20kV和24kV等。 相數(shù)及相間連接：一般都采用三相星形連接（無三次諧波）三、水輪發(fā)電機(jī)的原理水輪發(fā)電機(jī)電磁要求三、水輪發(fā)電機(jī)的原理59三、水輪發(fā)電機(jī)的原理三、水輪發(fā)電機(jī)的原理60水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)冷卻示意圖無風(fēng)扇磁軛通風(fēng)系統(tǒng)（空冷）上圖帶風(fēng)扇的軸-徑向通風(fēng)系統(tǒng)（空冷）下圖三、水輪發(fā)電機(jī)的原理水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)冷卻示意圖無風(fēng)扇磁軛通風(fēng)系統(tǒng)（空冷）上圖帶風(fēng)扇61

半水內(nèi)冷系統(tǒng)

（定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞

組、定子鐵芯空氣冷卻）下圖

全水內(nèi)冷系統(tǒng)

（定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、定子鐵芯全部水內(nèi)冷）上圖水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)冷卻示意圖三、水輪發(fā)電機(jī)的原理半水內(nèi)冷系統(tǒng)

（定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞

組、定子鐵芯空氣冷62四、水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行功率特性曲線（功率圓圖）轉(zhuǎn)子溫升限制線無功功率有功功率失勵(lì)圓勵(lì)磁電流運(yùn)行區(qū)域定子溫升限制線實(shí)際穩(wěn)定極限限制線無功功率有功功率勵(lì)磁電流功率增加功率調(diào)節(jié)有功功率：僅由水輪機(jī)調(diào)節(jié)無功功率：由勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)四、水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行功率特性曲線（功率圓圖）轉(zhuǎn)子溫升限制線無63事故：機(jī)端三相（或兩相）突然短路G事故：半數(shù)磁極短路－突然短路電流（定子繞組）－短路扭矩（定子基礎(chǔ)）－線棒端部和銅環(huán)引線支架受力－磁拉力（轉(zhuǎn)子承受，導(dǎo)軸承，上機(jī)架基礎(chǔ)）－快速滅磁有利于減小最大磁拉力四、水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行事故：機(jī)端三相（或兩相）突然短路G事故：半數(shù)磁極短路－突然64事故：失磁異步運(yùn)行－定子繞組短時(shí)電流（約10s）－定子繞組過熱，絕緣損壞－轉(zhuǎn)子失步，阻尼繞組損壞NSN定子磁場NSNSRotorNSNS轉(zhuǎn)子NSN定子磁場轉(zhuǎn)子四、水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行事故：失磁異步運(yùn)行－定子繞組短時(shí)電流（約10s）NSN定子65集電環(huán)、碳刷(碳粉吸收裝置)、上導(dǎo)（上導(dǎo)冷卻器、油霧收集器）、上機(jī)架、轉(zhuǎn)子（制動環(huán)）、定子（空冷器），推力（推力軸承、推力外循環(huán)系統(tǒng)、高壓油減載系統(tǒng)）、下導(dǎo)（下導(dǎo)冷卻器、油霧收集器）、下機(jī)架、大軸（接地碳刷）等。輔助系統(tǒng)：勵(lì)磁系統(tǒng)、離相封閉母線、風(fēng)閘(粉塵吸收裝置)、直流系統(tǒng)、振動監(jiān)測裝置、中性點(diǎn)接地變壓器、滅火系統(tǒng)、機(jī)坑加熱器、機(jī)坑除濕器、蠕動探測裝置。發(fā)電機(jī)組成五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)集電環(huán)、碳刷(碳粉吸收裝置)、上導(dǎo)（上導(dǎo)冷卻器、油霧收集器）66集電環(huán)、碳刷勵(lì)磁電流從靜止的勵(lì)磁裝置通過引線流入到電刷支座，然后通過多個(gè)接觸式電刷傳遞到集電環(huán)，再引到磁場繞組（磁極線圈）。五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)集電環(huán)、碳刷勵(lì)磁電流從靜止的勵(lì)磁裝置通過引線流入到電刷支座，67集電環(huán)、碳刷集電環(huán)、碳刷布置在轉(zhuǎn)子上部的金屬罩內(nèi)。集電環(huán)由支架、底座、絕緣螺桿、絕緣墊圈和集電環(huán)組成。集電環(huán)支架固定在上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子上，外表面開螺旋槽以利于散熱。集電環(huán)的外徑φ2100mm,圓周速度11.8m/s。正負(fù)極共有60個(gè)碳刷，最大電流密度0.0938A/m㎡,勵(lì)磁電纜直徑為φ185mm，正負(fù)極共22根。五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)集電環(huán)、碳刷集電環(huán)、碳刷布置在轉(zhuǎn)子上部的金屬罩內(nèi)。集電環(huán)由支68軸為三段軸，發(fā)電機(jī)軸與水輪機(jī)軸采用法蘭連接，法蘭分界面高程為227.1m。軸系由上端軸、轉(zhuǎn)子中心體、主軸以及作為一個(gè)完整軸系所需的其它所有部件構(gòu)成。軸(包括上端軸、發(fā)電機(jī)主軸)為中空結(jié)構(gòu)，上端軸帶外法蘭，發(fā)電機(jī)主軸帶內(nèi)法蘭。發(fā)電機(jī)軸五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)軸為三段軸，發(fā)電機(jī)軸與水輪機(jī)軸采用法蘭連接，法蘭分界面高程為69上端軸連接到轉(zhuǎn)子支架的上法蘭，具有適當(dāng)長度，并裝設(shè)有上導(dǎo)軸承和集電環(huán)。導(dǎo)軸承軸領(lǐng)套上端軸體上部，軸領(lǐng)的表面要進(jìn)行拋光，作為上導(dǎo)軸承的滑動表面。上端軸體與軸頸之間要進(jìn)行絕緣，以使軸系與導(dǎo)軸承的靜止部分電氣隔離，防止軸電流和產(chǎn)生軸承損壞。上端軸為中空結(jié)構(gòu)，允許水輪機(jī)補(bǔ)氣管道通過。軸的上端支撐著集電環(huán)。發(fā)電機(jī)上端軸五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)上端軸連接到轉(zhuǎn)子支架的上法蘭，具有適當(dāng)長度，并裝設(shè)有上導(dǎo)軸承70轉(zhuǎn)子采用無軸結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)子支架、磁軛和磁極等部件構(gòu)成。轉(zhuǎn)子支架為圓盤式結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)場焊接而成，轉(zhuǎn)子支架由中心體和支臂部分組成，在工地進(jìn)行組裝焊接。支架上設(shè)有足夠數(shù)量的孔洞，以滿足發(fā)電機(jī)通風(fēng)的要求和具有良好的導(dǎo)風(fēng)性能。轉(zhuǎn)子絕緣等級為F級。轉(zhuǎn)子五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)轉(zhuǎn)子采用無軸結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)子支架、磁軛和磁極等部件構(gòu)成。轉(zhuǎn)子支架71

中心體

上端面

斜臂

下端面

轉(zhuǎn)子支架五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)

中心體

上端面

斜臂

下端面轉(zhuǎn)子支架五、72上端軸

連接螺栓

中心體

連接螺栓定位銷

轉(zhuǎn)子磁軛

轉(zhuǎn)子磁極

下端軸

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡圖五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)上端軸

連接螺栓

中心體

連接螺栓轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡圖五、龍灘發(fā)電73磁軛由高強(qiáng)度經(jīng)鈍化處理的冷軋薄鋼板組裝成的堅(jiān)實(shí)結(jié)構(gòu)；磁極包括磁極鐵芯、磁極繞組和阻尼繞組。在磁極表面有一些槽，槽內(nèi)放上銅條，并用端環(huán)將所有銅條連在一起構(gòu)成阻尼繞組。其作用是抑制短路電流和減弱電機(jī)振蕩。磁軛采用高強(qiáng)度合金鋼沖片，用拉緊螺栓拉緊，以形成一個(gè)整體，在現(xiàn)場疊壓。磁極與磁軛的連接采用雙“T”尾鍵掛接。轉(zhuǎn)子在現(xiàn)場進(jìn)行組裝。轉(zhuǎn)子磁軛五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)磁軛由高強(qiáng)度經(jīng)鈍化處理的冷軋薄鋼板組裝成的堅(jiān)實(shí)結(jié)構(gòu)；磁極包括74

護(hù)板

上壓板

拉壓緊螺栓及螺母

轉(zhuǎn)子磁軛

磁軛鍵

下壓板轉(zhuǎn)子磁軛示意圖五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)

護(hù)板

上壓板

拉壓緊螺栓及螺母

轉(zhuǎn)子磁軛

磁軛鍵75磁極鐵芯采用由拉緊螺桿緊固的高強(qiáng)度薄鋼板制成，通過鴿尾與磁軛上相應(yīng)的鍵槽掛接。磁極和磁軛之間墊有不同厚度的墊片，可調(diào)整定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙。每個(gè)磁極間設(shè)置1個(gè)支撐，拆磁極時(shí)，可在磁軛內(nèi)圓處將支撐螺栓擰松，然后可在不需將整體的轉(zhuǎn)子從定子內(nèi)吊出的情況下進(jìn)行拆除和更換磁極。發(fā)電機(jī)設(shè)有交直軸阻尼繞組。轉(zhuǎn)子磁極五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)磁極鐵芯采用由拉緊螺桿緊固的高強(qiáng)度薄鋼板制成，通過鴿尾與磁軛76 定子由定子鐵芯、定子機(jī)座、定子繞組及發(fā)電機(jī)引出線等部分組成定子五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn) 定子由定子鐵芯、定子機(jī)座、定子繞組及發(fā)電機(jī)引出線等部分組77定子鐵芯高度為3300mm,鐵芯內(nèi)徑φ15000,鐵芯外徑φ16090mm。定子鐵芯沿軸向共分布70個(gè)徑向通風(fēng)溝，通風(fēng)溝高度6mm,每段鐵芯高40.5mm。定子鐵芯采用雙鴿尾筋與定子機(jī)座相聯(lián)接，雙鴿尾筋一端固定在定子沖片的鴿尾槽內(nèi)，另一端固定在托塊上，托塊焊在定子機(jī)座上。鐵芯拉緊螺栓不包絕緣，在上、下兩端至第一個(gè)通風(fēng)溝處套絕緣管，通風(fēng)溝處裝設(shè)絕緣套筒。定子鐵芯五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)定子鐵芯高度為3300mm,鐵芯內(nèi)徑φ15000,鐵芯78定子機(jī)座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為斜立筋結(jié)構(gòu)。機(jī)座共有16個(gè)斜立筋，8層環(huán)板，機(jī)座外徑為φ18441mm，機(jī)座高度為6205mm，機(jī)座在圓周方向分為6瓣，在工地進(jìn)行組圓焊接。斜立筋由彈性板和上、下板組成，彈性板為60mm厚的鋼板，上板與上機(jī)架連接,下板通過螺栓和銷子與定子基礎(chǔ)板相連接。定子機(jī)座五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)定子機(jī)座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為斜立筋結(jié)構(gòu)。機(jī)座共有16個(gè)斜立筋，8層環(huán)79定子有624個(gè)槽,8個(gè)并連支路,“Y”形連接，槽節(jié)距1-14-23。每個(gè)槽內(nèi)有雙層條形波繞組，在同一槽中布置有上、下兩根繞組F級主絕緣，外部有防暈層繞組的。定子線棒由多根絕緣的銅股線組成，這些銅股線在整個(gè)定子鐵芯長度上采用333°換位，以減小股線在槽部漏磁場中不同位置產(chǎn)生循環(huán)電流而引起的附加損耗和股線間溫差定子繞組五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)定子有624個(gè)槽,8個(gè)并連支路,“Y”形連接，槽節(jié)距1-1480上機(jī)架設(shè)計(jì)能承受來自上導(dǎo)軸承、集電環(huán)罩和發(fā)電機(jī)上蓋板等各方面的力，并具有足夠的剛度。上機(jī)架由中心體和16斜支臂組成,中心體和斜支臂在工地焊接成整體。上機(jī)架徑向通過螺栓和鍵與基礎(chǔ)連接，將徑向力傳遞到混凝土基礎(chǔ)上。斜支臂軸向與定子機(jī)座連接，將上機(jī)架及上導(dǎo)軸承的全部重量通過定子機(jī)座傳遞到基礎(chǔ)上。上機(jī)架五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)上機(jī)架設(shè)計(jì)能承受來自上導(dǎo)軸承、集電環(huán)罩和發(fā)電機(jī)上蓋板等各方面81徑向固定機(jī)架中心定位裝置斜支臂中心體

機(jī)架在定子上的固定上機(jī)架結(jié)構(gòu)簡圖五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)徑向固定上機(jī)架結(jié)構(gòu)簡圖五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)821、基本特點(diǎn)大容量，世界最大的水電機(jī)組。水輪機(jī)：混流式，立軸，金屬蝸殼；大軸中央自然補(bǔ)氣。發(fā)電機(jī)：立式普通傘式（有上導(dǎo)、下導(dǎo)，推力軸承位于轉(zhuǎn)子下部。運(yùn)行水頭變幅大：97米－179米。電力系統(tǒng)要求：在系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)調(diào)頻、調(diào)峰和事故備用。五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)1、基本特點(diǎn)大容量，世界最大的水電機(jī)組。五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)83龍灘水輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量700MW，伴隨著大容量而來的發(fā)熱量也成為了巨大的問題，為此廠家在進(jìn)行了充分的計(jì)算之后，還特地按比例制造了一個(gè)真機(jī)模型進(jìn)行通風(fēng)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果最終確定了龍灘發(fā)電機(jī)采用全空氣冷卻方式。從而使龍灘水輪發(fā)電機(jī)組成為首臺全空冷700MW水輪發(fā)電機(jī)組。2、全空氣冷卻五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)龍灘水輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量700MW，伴隨著大容量而來的發(fā)熱量843、斜元件結(jié)構(gòu)斜元件的提出： 大型水輪發(fā)電機(jī)的高性能要求表現(xiàn)在以下這些對立關(guān)系中：自由的熱膨脹、準(zhǔn)確的間隙以及在故障情況下對極端應(yīng)力的抵抗。傳統(tǒng)的各種各樣的生產(chǎn)工藝用來滿足這些要求，但是它們通常減小了系統(tǒng)的利用率、增加了維護(hù)工作量。ALSTOM的工程師創(chuàng)造了斜元件這一理念，也產(chǎn)生了這一設(shè)計(jì)：在對稱力下易伸縮、在不對稱力下穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)。五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)3、斜元件結(jié)構(gòu)斜元件的提出：五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)853、斜元件結(jié)構(gòu)斜元件的原理： 代替徑向支臂。兩個(gè)同中心的、環(huán)形部件（如轉(zhuǎn)子中心體和磁軛）以角度小于90°的支臂相連，斜元件在最小阻力的方向發(fā)生變形。在對稱負(fù)荷下，斜元件變得彎曲，兩個(gè)同心部件保持相對位置；在不對稱負(fù)荷下，系統(tǒng)是穩(wěn)固的，各部件保持同心。五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)3、斜元件結(jié)構(gòu)斜元件的原理：五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)864、承載高載荷的雙層推力軸瓦轉(zhuǎn)動部分重量和水推力達(dá)3600噸，要求推力軸承能在全速范圍內(nèi)可靠地承載負(fù)荷的確不易。新型軸承的發(fā)展與新型計(jì)算機(jī)程序的聯(lián)合為有效突破以前的限制提供了條件，因?yàn)榭梢栽敿?xì)計(jì)算轉(zhuǎn)動部件與軸瓦間的潤滑油膜。ALSTOM開發(fā)的雙層推力軸承已經(jīng)得到實(shí)踐檢驗(yàn)。雙層軸瓦保證超大軸瓦在徑向有均勻的油膜厚度，其溫度分布比傳統(tǒng)的軸瓦更均勻一致。五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)4、承載高載荷的雙層推力軸瓦轉(zhuǎn)動部分重量和水推力達(dá)3600噸874、“X”型轉(zhuǎn)輪葉片傳統(tǒng)的葉片為正傾角葉片:葉片進(jìn)水邊從上冠到下環(huán)徑向布置或略向前傾.不足之處:這種葉片造成進(jìn)水邊到出水邊壓力分布不夠均勻,在葉片進(jìn)口和出口的背面形成氣蝕區(qū).五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)4、“X”型轉(zhuǎn)輪葉片傳統(tǒng)的葉片為正傾角葉片:葉片進(jìn)水邊從上冠884、“X”型轉(zhuǎn)輪葉片X形葉片:將正傾角葉片的進(jìn)水邊前傾和出水邊向后扭曲,使葉片的傾角為負(fù),有的稱之為扭曲形葉片.優(yōu)點(diǎn):流速.壓力分布均勻,尾水管中心渦帶細(xì)小,葉片應(yīng)力較低,具有較寬的高效率區(qū),在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)沒有汽蝕,應(yīng)力分布均勻,有較好的運(yùn)行穩(wěn)定性指標(biāo)(振動.擺度.噪音.壓力脈動.)五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)4、“X”型轉(zhuǎn)輪葉片X形葉片:將正傾角葉片的進(jìn)水邊前傾和出水89謝謝歡迎批評指正!謝謝90水輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)91目錄水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)的原理水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行水輪龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)目錄水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展92世界第一座水電站于1878年建于法國。美洲第一座水電站于1882年建在美國威斯康星州，采用直流發(fā)電機(jī)。1889年后,開始使用三相交流發(fā)電機(jī)。此后,單機(jī)容量增長很快，1890年僅1.5萬kW,至1955年已能生產(chǎn)10.5萬kW的發(fā)電機(jī)。一、水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展世界第一座水電站于1878年建于法國。一、水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展93中國在1949年以前自制的水輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不超過200kW,1949年以后電機(jī)工業(yè)獲得了蓬勃的發(fā)展，1958年已能生產(chǎn)7.25萬kW單機(jī)，1972年已制造出30萬kW雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)。目前位于世界前列的大容量水輪發(fā)電機(jī)為大古力水電站、伊泰普水電站、三峽水電站、溪洛渡水電站、龍灘水電站等已經(jīng)超過700MW，而今年建成的向家壩水電站已經(jīng)達(dá)到800MW。同時(shí)單機(jī)1000MW的水輪發(fā)電機(jī)組也已經(jīng)開始設(shè)計(jì)。一、水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展中國在1949年以前自制的水輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不超過200kW94水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

形式：按布置方式的不同水輪發(fā)電機(jī)可分臥式和立式兩種。按推力軸承位置的不同來分,立式發(fā)電機(jī)又分為懸式和傘式兩種。推力軸承位于裝置上方的發(fā)電機(jī)稱為懸式發(fā)電機(jī)，它適用于轉(zhuǎn)速在100r/min以上。其優(yōu)點(diǎn)是推力軸承耗損小，裝配方便，運(yùn)轉(zhuǎn)較穩(wěn)定；缺點(diǎn)是機(jī)組高度較大，消費(fèi)鋼材較多。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

形式：二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)95水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

形式：按布置方式的不同水輪發(fā)電機(jī)可分臥式和立式兩種。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

形式：二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)96水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

形式：按推力軸承位置的不同來分,立式發(fā)電機(jī)又分為懸式和傘式兩種。推力軸承位于裝置上方的發(fā)電機(jī)稱為懸式發(fā)電機(jī)，它適用于轉(zhuǎn)速在100r/min以上。其優(yōu)點(diǎn)是推力軸承耗損小，裝配方便，運(yùn)轉(zhuǎn)較穩(wěn)定；缺點(diǎn)是機(jī)組高度較大，消費(fèi)鋼材較多。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

形式：二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)97懸式發(fā)電機(jī)上下支撐下導(dǎo)與風(fēng)閘下導(dǎo)軸承定子外殼懸式發(fā)電機(jī)上支撐下導(dǎo)與風(fēng)閘下導(dǎo)軸承定子外殼98懸式水輪發(fā)電機(jī)組二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)懸式水輪發(fā)電機(jī)組二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)99推力軸承位于轉(zhuǎn)子的下方的發(fā)電機(jī)稱為傘式發(fā)電機(jī)，無上導(dǎo)的稱為全傘式，有上導(dǎo)的稱為半傘式，它適用于轉(zhuǎn)速在150r/min以下。其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)組高度低、可降低廠房高度、節(jié)省鋼材；缺點(diǎn)是推力軸承損耗大、安裝、檢修、維護(hù)都不方便。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)傳力方式：機(jī)組轉(zhuǎn)動部分重量→推力頭→鏡板→推力軸瓦→下機(jī)架→機(jī)座→基礎(chǔ)上機(jī)架：只支撐上導(dǎo)軸承和勵(lì)磁機(jī)定子。類型：1.普通傘式：有上、下導(dǎo)軸承

2.半傘式:有上導(dǎo)軸承，無下導(dǎo)軸承3.全傘式:無上導(dǎo)軸承，有下導(dǎo)軸承高壓油膜推力軸承位于轉(zhuǎn)子的下方的發(fā)電機(jī)稱為傘式發(fā)電機(jī)，無上導(dǎo)的稱為全100普通傘式有上、下導(dǎo)軸承二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)普通傘式有上、下導(dǎo)軸承二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)101半傘式有上導(dǎo)，無下導(dǎo)。發(fā)電機(jī)通常將上機(jī)架埋入發(fā)電機(jī)層地板以下。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)半傘式有上導(dǎo)，無下導(dǎo)。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)102全傘式無上導(dǎo)，有下導(dǎo)。轉(zhuǎn)動部分重量→推力軸承支撐結(jié)構(gòu)→頂蓋→座環(huán)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)全傘式無上導(dǎo)，有下導(dǎo)。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)103主要由定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、冷卻器、制動器等部件組成。水輪發(fā)電機(jī)的特點(diǎn):凸極式轉(zhuǎn)子，極數(shù)多，直徑大，軸向長度短，整個(gè)轉(zhuǎn)子在外形上與汽輪發(fā)電機(jī)大不相同。定子鐵心由扇形電工鋼片拼裝疊成。為了散熱的需要，定子鐵心中留有徑向通風(fēng)溝。轉(zhuǎn)子磁極由厚度為1～2mm的鋼片疊成；磁極兩端有磁極壓板，用來壓緊磁極沖片和固定磁極繞組。磁極與磁極軛部采用T形或鴿尾形連接。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)的組成主要由定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、冷卻器、制動器等部104定子：水輪發(fā)電機(jī)的靜止部件,主要由機(jī)座、鐵芯和三相繞組線圈（線棒）、銅環(huán)引線（匯流排）等組成。鐵芯固定在機(jī)座上。三相繞組線圈嵌裝在鐵芯的齒槽內(nèi)。發(fā)電機(jī)定子機(jī)座、鐵芯和三相繞組統(tǒng)一體統(tǒng)稱為發(fā)電機(jī)的定子，也稱為電樞。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)定子：二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)105立軸水輪發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)

機(jī)座鐵心線圈二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)立軸水輪發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)機(jī)座鐵心線圈二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)106機(jī)座功能：用于固定鐵芯。定子機(jī)座具有足夠鋼性和強(qiáng)度，應(yīng)能承受：上機(jī)架、上導(dǎo)軸承和推力軸承、機(jī)組所有轉(zhuǎn)動部分等的重量以及水輪機(jī)水推力等總和的軸向力。定子繞組短路時(shí)產(chǎn)生的切向力和半數(shù)轉(zhuǎn)子繞組短路時(shí)產(chǎn)生的不平衡磁拉力。各種運(yùn)行工況下所受的熱膨脹力、額定工況產(chǎn)生的切向力及定子鐵芯通過定位筋傳來的100Hz交變力等。疊加在上述工況下的震動力。構(gòu)成冷卻氣體的通道結(jié)構(gòu)：由軋制鋼板焊接而成。為便于現(xiàn)場組裝，分瓣機(jī)座應(yīng)在工廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)組裝，并配有鉆好螺栓孔的工藝法蘭和銷釘。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)機(jī)座二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)107鐵芯定子定子鐵芯是是發(fā)電機(jī)磁路的主要組成部分，并用以固定線棒。結(jié)構(gòu)：定子沖片、通風(fēng)槽片、定位筋、齒壓板、拉緊螺桿。定子鐵芯的作用是：作為磁路的主要組成部分，為發(fā)電機(jī)提供磁阻很小的磁路，以通過發(fā)電機(jī)所需要的磁通，并用以固定繞組。組成材料：定子沖片：由0.5mm或0.35mm厚的高質(zhì)量、高導(dǎo)磁率、低損耗、無時(shí)效、優(yōu)質(zhì)冷軋薄硅鋼片疊成；每片扇形片沖壓成形后，應(yīng)去毛刺、磨光，并在兩側(cè)涂“F”級絕緣漆。通風(fēng)槽片：0.5mm~0.75mm厚的扇形片作為底板，點(diǎn)焊通風(fēng)槽鋼定位筋：由方鋼加工而成，呈鴿尾形，將扇形沖片固定在定子機(jī)座上齒壓板：齒壓條通過拉緊螺桿軸向拉緊沖片。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)鐵芯二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)108硅鋼片二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)硅鋼片二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)109繞組三相繞組由絕緣導(dǎo)線繞制而成，均勻地分布于鐵芯內(nèi)圓齒槽中。三相繞組接成Y形，它的作用是當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組切割磁力線而感應(yīng)出電勢。定子線棒功能：通過一定的聯(lián)結(jié)方式形成電流通路，通過銅環(huán)引線匯流后輸出電功率。分類：條式波繞阻和疊式框繞阻。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)繞組二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)110定子線棒透視圖二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)定子線棒透視圖二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)111定子機(jī)座二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)定子機(jī)座二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)112定子鐵芯二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)定子鐵芯二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)113二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)114定子疊片加固二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)定子疊片加固二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)115轉(zhuǎn)子功能：發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動部件，用以產(chǎn)生磁場、變換能量和傳遞力矩。結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子中心體、轉(zhuǎn)子支架：鑄焊結(jié)構(gòu)并經(jīng)過超聲波探傷；轉(zhuǎn)子中心體與上、下端軸連接，傳遞來自水輪機(jī)的力矩。應(yīng)保持良好的通風(fēng)及導(dǎo)風(fēng)性能。磁軛：構(gòu)成發(fā)電機(jī)的磁路，是固定磁極的重要部件；由高強(qiáng)度的冷軋薄鋼板（磁軛沖片）分層疊片組裝，通過立筋、復(fù)合鍵與轉(zhuǎn)子支架相連；磁軛分層疊片并拉緊，通過通風(fēng)風(fēng)溝設(shè)計(jì)以保持良好的通風(fēng)性能。轉(zhuǎn)子引線制動系統(tǒng)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)116二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)117轉(zhuǎn)子

立軸水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子立軸水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)118磁極磁極是提供勵(lì)磁磁場的磁感應(yīng)部件，由磁極鐵芯，線圈，上、下托板，極身絕緣，阻尼繞組及鋼墊板等零部件組成。磁極鐵芯分實(shí)心和疊片兩種結(jié)構(gòu)。中、小容量高轉(zhuǎn)速水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，常采用實(shí)心磁極結(jié)構(gòu)，整體鍛造或鑄造而成。轉(zhuǎn)速大于或等于750r／min的小型水輪發(fā)電機(jī)，常采用磁極鐵芯連同轉(zhuǎn)子的磁軛與主軸整體鍛造加工。磁極固定方式通常采用螺釘、T尾和鴿尾結(jié)構(gòu)。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)磁極二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)119二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)120磁軛與轉(zhuǎn)子支架磁軛的作用是構(gòu)成磁路并固定磁極。轉(zhuǎn)子支架的作用是固定磁軛。對于定子鐵芯外徑小于325cm的中小容量的水輪發(fā)電機(jī)，磁軛可用鑄鋼或整圓的厚鋼板制造，不需要專門的轉(zhuǎn)子支架。對于定子鐵芯外徑較大的水輪發(fā)電機(jī)，磁軛通過轉(zhuǎn)子支架和主軸連成一體。磁軛的外緣加工有T尾、鷴尾槽或螺孔，用以固定磁極。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)磁軛與轉(zhuǎn)子支架二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)121二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)122二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)123機(jī)架機(jī)架是立軸水輪發(fā)電機(jī)安置推力軸承、導(dǎo)軸承、制動器及水輪機(jī)受油器的支撐部件，是水輪發(fā)電機(jī)較為重要的結(jié)構(gòu)件。機(jī)架由中心體和支臂組成，一般采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，中心體為圓盤形式，支臂大多為工字梁形式。機(jī)架按其所處的位置分為上、下機(jī)架，按承載性質(zhì)分為負(fù)荷機(jī)架和非負(fù)荷機(jī)架。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)機(jī)架二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)124主軸主軸的作用是用來傳遞扭矩，應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度。主軸一般由35號、40號、45號或20SiMn等鋼整鍛而成。小容量水輪發(fā)電機(jī)一般采用整鍛實(shí)心軸，也有的采用無縫鋼管作為軸；大、中型容量的發(fā)電機(jī)采用整鍛空心軸。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)主軸二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)125集電裝置功能：將來自勵(lì)磁系統(tǒng)的電流傳導(dǎo)給水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組建立磁場。結(jié)構(gòu)：電刷、刷架、集電環(huán)位置：集電裝置固定在發(fā)電機(jī)上端軸上電刷與刷架固定，集電環(huán)隨上端軸轉(zhuǎn)動。集電環(huán)與轉(zhuǎn)子引線相連，向轉(zhuǎn)子磁極線圈提供電流。二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)集電裝置二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)126推力軸承下機(jī)架下導(dǎo)軸承轉(zhuǎn)子定子下端軸上端軸上導(dǎo)軸承集電環(huán)上機(jī)架混流式水輪機(jī)：發(fā)電機(jī)部分結(jié)構(gòu)圖二、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)推力軸承下機(jī)架下導(dǎo)軸承轉(zhuǎn)子定子下端軸上端軸上導(dǎo)軸承集電環(huán)上機(jī)127

概念：什么是有功？什么是無功？三、水輪發(fā)電機(jī)的原理有功功率:在交流電路中，電源在一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出瞬時(shí)功率的平均值(或負(fù)載電阻所消耗的功率)，稱為"有功功率"。無功功率:在具有電感或電容的電路中，在每半個(gè)周期內(nèi)，把電源能量變成磁場(或電場)能量貯存起來，然后，再釋放，又把貯存的磁場（或電場）能量再返回給電源，只是進(jìn)行這種能量的交換，并沒有真正消耗能量，我們把這個(gè)交換的功率值，稱為"無功功率"概念：三、水輪發(fā)電機(jī)的原理有功功率:無功功率:128有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。

比如：1千瓦的電動機(jī)就是把1千瓦的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動水泵抽水；各種照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換為光能，供人們生活和工作照明。

有功功率的符號用P表示，單位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)三、水輪發(fā)電機(jī)的原理有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換129無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。比如40瓦的日光燈，除需40多瓦有功功率(鎮(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率)來發(fā)光外，還需80乏左右的無功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場用。由于它不對外做功，才被稱之為“無功”。

無功功率的符號用Q表示，單位為乏(Var)或千乏(kVar）三、水輪發(fā)電機(jī)的原理無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電130

無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而帶動機(jī)械運(yùn)動，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒有無功功率，電動機(jī)就不會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。例子：米與米袋。三、水輪發(fā)電機(jī)的原理無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機(jī)需要建立131無功的類型：感性無功：從物理概念來解釋感性無功功率；由于電感線圈是貯藏磁場能量的元件，當(dāng)電感線圈加上交流電壓之后，相應(yīng)磁場能量也隨著變化，當(dāng)電壓增大，電壓及磁場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時(shí)線圈的磁場就將電源供給的能量以磁場能量形式貯藏起來；當(dāng)電流減小和磁場能量減弱時(shí)，線圈把磁場能量釋放并輸回到電源中。三、水輪發(fā)電機(jī)的原理無功的類型：三、水輪發(fā)電機(jī)的原理132無功的類型：容性無功：由于電容器是儲存電場能量的元件，當(dāng)電容器加上交流電壓后，電壓交變時(shí)，響應(yīng)的電場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及電場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時(shí)電容器的電場能量就將外電源供給的能量以電場能量形式儲藏起來；當(dāng)電壓減小和電場能量減弱時(shí)，電容器把電場能量釋放并輸回到外面電路中。交流電容電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與電場能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。三、水輪發(fā)電機(jī)的原理無功的類型：三、水輪發(fā)電機(jī)的原理133無功的類型：容性無功：由于電容器是儲存電場能量的元件，當(dāng)電容器加上交流電壓后，電壓交變時(shí)，響應(yīng)的電場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及電場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時(shí)電容器的電場能量就將外電源供給的能量以電場能量形式儲藏起來；當(dāng)電壓減小和電場能量減弱時(shí)，電容器把電場能量釋放并輸回到外面電路中。交流電容電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與電場能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。三、水輪發(fā)電機(jī)的原理無功的類型：三、水輪發(fā)電機(jī)的原理134

交流發(fā)電機(jī)的原理：主磁場的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場，即建立起主磁場。載流導(dǎo)體：三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。切割運(yùn)動：原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場）。交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運(yùn)動，電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。

三、水輪發(fā)電機(jī)的原理交流發(fā)電機(jī)的原理：三、水輪發(fā)電機(jī)的原理135三相交流凸極同步電機(jī)定子鐵芯定子線圈定、轉(zhuǎn)子間空氣隙磁極鐵芯

磁極線圈轉(zhuǎn)子磁軛定子轉(zhuǎn)子三、水輪發(fā)電機(jī)的原理三相交流凸極同步電機(jī)定子鐵芯定子線圈定、轉(zhuǎn)子間空氣隙磁極鐵芯136磁軛沖片磁極沖片三、水輪發(fā)電機(jī)的原理磁軛沖片磁極沖片三、水輪發(fā)電機(jī)的原理137

磁極線圈三、水輪發(fā)電機(jī)的原理磁極線圈三、水輪發(fā)電機(jī)的原理138阻尼繞組三、水輪發(fā)電機(jī)的原理阻尼繞組三、水輪發(fā)電機(jī)的原理139磁極三、水輪發(fā)電機(jī)的原理磁極三、水輪發(fā)電機(jī)的原理140轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場轉(zhuǎn)子：

–2p個(gè)磁極磁路轉(zhuǎn)速和頻率：從定子側(cè)看，磁

場的變化頻率為

f那么每分鐘機(jī)械轉(zhuǎn)速n

為：三、水輪發(fā)電機(jī)的原理轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場三、水輪發(fā)電機(jī)的原理141NSNS旋轉(zhuǎn)SSNNU1U2U時(shí)間t12定子線圈磁極電壓的產(chǎn)生定子線圈轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，從定子線圈側(cè)可以看到隨時(shí)間變化的磁場感應(yīng)電壓（如圖示的兩個(gè)線圈U1,U2）的頻率為：n :機(jī)械轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分鐘)

f :電網(wǎng)頻率(Hz)

p :磁極對數(shù)三、水輪發(fā)電機(jī)的原理NSNS旋轉(zhuǎn)SSNNU1U2U時(shí)間t12定子線圈磁極電壓的產(chǎn)142三相交流系統(tǒng)定子線圈分成三個(gè)不同的相帶(U,V,W)沿圓周分布空間上相錯(cuò)2/3個(gè)極距感應(yīng)電壓在時(shí)間上相差120°

電角度三、水輪發(fā)電機(jī)的原理三相交流系統(tǒng)三、水輪發(fā)電機(jī)的原理143定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場定子繞組的電樞反應(yīng)：電機(jī)并網(wǎng)時(shí)，也產(chǎn)生三相電流系統(tǒng)(U,V,W)電流在時(shí)間上相差120°電角度如同轉(zhuǎn)子，定子產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，與電網(wǎng)頻率n=60f/p同步旋轉(zhuǎn)三、水輪發(fā)電機(jī)的原理定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場三、水輪發(fā)電機(jī)的原理144定、轉(zhuǎn)子磁場相互耦合形成了合成磁場等效模型：耦合磁體“齒輪NSNS定子磁場NSNS轉(zhuǎn)子磁場三、水輪發(fā)電機(jī)的原理定、轉(zhuǎn)子磁場相互耦合形成了合成磁場NSNS定子磁場NSNS轉(zhuǎn)145轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生磁力線形成的力（磁拉力）依據(jù)計(jì)算公式：空載時(shí)定子線圈內(nèi)沒有電流磁力線和磁拉力沿徑向?qū)ΨQ分布沒有切向應(yīng)力沒有轉(zhuǎn)矩。三、水輪發(fā)電機(jī)的原理轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生空載時(shí)定子線圈內(nèi)沒有電流磁力線和磁拉力沿徑向?qū)ΨQ146轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生–帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)定子電流產(chǎn)生磁場波以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)定子磁場干擾了原來的對稱磁力線不對稱磁場分布也就產(chǎn)生了切向磁力線和切向磁拉力轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生了三、水輪發(fā)電機(jī)的原理轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生–帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)三、水輪發(fā)電機(jī)的原理147不同運(yùn)行方式下的模型運(yùn)行方式空載:

徑向磁力線,沒有轉(zhuǎn)矩；電動機(jī)運(yùn)行:

定子磁場“拉著”轉(zhuǎn)子磁場(驅(qū)動轉(zhuǎn)矩)；發(fā)電機(jī)運(yùn)行:

轉(zhuǎn)子磁場“拉著”定子磁場(制動轉(zhuǎn)矩)；失步磁力線不能“約束”磁拉力。空載進(jìn)相運(yùn)行發(fā)電機(jī)運(yùn)行三、水輪發(fā)電機(jī)的原理不同運(yùn)行方式下的模型空載進(jìn)相運(yùn)行發(fā)電機(jī)運(yùn)行三、水輪發(fā)電機(jī)的原148水輪發(fā)電機(jī)電磁要求額定容量：以視在功率SN（kVA）或有功功率PN（kW）表示；額定功率因數(shù)cosN：PN=SNcosN，QN=SNsinN一般發(fā)電機(jī)功率因數(shù)0.8～0.9（滯后），貫流發(fā)電機(jī)0.9～0.95（滯后）。額定電壓UN：指線電壓（V或kV）。按國家標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)電壓：3.15kV，6.3kV，10.5kV，13.8kV，15.75kV，18kV，20kV和24kV等。 相數(shù)及相間連接：一般都采用三相星形連接（無三次諧波）三、水輪發(fā)電機(jī)的原理水輪發(fā)電機(jī)電磁要求三、水輪發(fā)電機(jī)的原理149三、水輪發(fā)電機(jī)的原理三、水輪發(fā)電機(jī)的原理150水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)冷卻示意圖無風(fēng)扇磁軛通風(fēng)系統(tǒng)（空冷）上圖帶風(fēng)扇的軸-徑向通風(fēng)系統(tǒng)（空冷）下圖三、水輪發(fā)電機(jī)的原理水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)冷卻示意圖無風(fēng)扇磁軛通風(fēng)系統(tǒng)（空冷）上圖帶風(fēng)扇151

半水內(nèi)冷系統(tǒng)

（定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞

組、定子鐵芯空氣冷卻）下圖

全水內(nèi)冷系統(tǒng)

（定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、定子鐵芯全部水內(nèi)冷）上圖水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)冷卻示意圖三、水輪發(fā)電機(jī)的原理半水內(nèi)冷系統(tǒng)

（定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞

組、定子鐵芯空氣冷152四、水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行功率特性曲線（功率圓圖）轉(zhuǎn)子溫升限制線無功功率有功功率失勵(lì)圓勵(lì)磁電流運(yùn)行區(qū)域定子溫升限制線實(shí)際穩(wěn)定極限限制線無功功率有功功率勵(lì)磁電流功率增加功率調(diào)節(jié)有功功率：僅由水輪機(jī)調(diào)節(jié)無功功率：由勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)四、水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行功率特性曲線（功率圓圖）轉(zhuǎn)子溫升限制線無153事故：機(jī)端三相（或兩相）突然短路G事故：半數(shù)磁極短路－突然短路電流（定子繞組）－短路扭矩（定子基礎(chǔ)）－線棒端部和銅環(huán)引線支架受力－磁拉力（轉(zhuǎn)子承受，導(dǎo)軸承，上機(jī)架基礎(chǔ)）－快速滅磁有利于減小最大磁拉力四、水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行事故：機(jī)端三相（或兩相）突然短路G事故：半數(shù)磁極短路－突然154事故：失磁異步運(yùn)行－定子繞組短時(shí)電流（約10s）－定子繞組過熱，絕緣損壞－轉(zhuǎn)子失步，阻尼繞組損壞NSN定子磁場NSNSRotorNSNS轉(zhuǎn)子NSN定子磁場轉(zhuǎn)子四、水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行事故：失磁異步運(yùn)行－定子繞組短時(shí)電流（約10s）NSN定子155集電環(huán)、碳刷(碳粉吸收裝置)、上導(dǎo)（上導(dǎo)冷卻器、油霧收集器）、上機(jī)架、轉(zhuǎn)子（制動環(huán)）、定子（空冷器），推力（推力軸承、推力外循環(huán)系統(tǒng)、高壓油減載系統(tǒng)）、下導(dǎo)（下導(dǎo)冷卻器、油霧收集器）、下機(jī)架、大軸（接地碳刷）等。輔助系統(tǒng)：勵(lì)磁系統(tǒng)、離相封閉母線、風(fēng)閘(粉塵吸收裝置)、直流系統(tǒng)、振動監(jiān)測裝置、中性點(diǎn)接地變壓器、滅火系統(tǒng)、機(jī)坑加熱器、機(jī)坑除濕器、蠕動探測裝置。發(fā)電機(jī)組成五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)集電環(huán)、碳刷(碳粉吸收裝置)、上導(dǎo)（上導(dǎo)冷卻器、油霧收集器）156集電環(huán)、碳刷勵(lì)磁電流從靜止的勵(lì)磁裝置通過引線流入到電刷支座，然后通過多個(gè)接觸式電刷傳遞到集電環(huán)，再引到磁場繞組（磁極線圈）。五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)集電環(huán)、碳刷勵(lì)磁電流從靜止的勵(lì)磁裝置通過引線流入到電刷支座，157集電環(huán)、碳刷集電環(huán)、碳刷布置在轉(zhuǎn)子上部的金屬罩內(nèi)。集電環(huán)由支架、底座、絕緣螺桿、絕緣墊圈和集電環(huán)組成。集電環(huán)支架固定在上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子上，外表面開螺旋槽以利于散熱。集電環(huán)的外徑φ2100mm,圓周速度11.8m/s。正負(fù)極共有60個(gè)碳刷，最大電流密度0.0938A/m㎡,勵(lì)磁電纜直徑為φ185mm，正負(fù)極共22根。五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)集電環(huán)、碳刷集電環(huán)、碳刷布置在轉(zhuǎn)子上部的金屬罩內(nèi)。集電環(huán)由支158軸為三段軸，發(fā)電機(jī)軸與水輪機(jī)軸采用法蘭連接，法蘭分界面高程為227.1m。軸系由上端軸、轉(zhuǎn)子中心體、主軸以及作為一個(gè)完整軸系所需的其它所有部件構(gòu)成。軸(包括上端軸、發(fā)電機(jī)主軸)為中空結(jié)構(gòu)，上端軸帶外法蘭，發(fā)電機(jī)主軸帶內(nèi)法蘭。發(fā)電機(jī)軸五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)軸為三段軸，發(fā)電機(jī)軸與水輪機(jī)軸采用法蘭連接，法蘭分界面高程為159上端軸連接到轉(zhuǎn)子支架的上法蘭，具有適當(dāng)長度，并裝設(shè)有上導(dǎo)軸承和集電環(huán)。導(dǎo)軸承軸領(lǐng)套上端軸體上部，軸領(lǐng)的表面要進(jìn)行拋光，作為上導(dǎo)軸承的滑動表面。上端軸體與軸頸之間要進(jìn)行絕緣，以使軸系與導(dǎo)軸承的靜止部分電氣隔離，防止軸電流和產(chǎn)生軸承損壞。上端軸為中空結(jié)構(gòu)，允許水輪機(jī)補(bǔ)氣管道通過。軸的上端支撐著集電環(huán)。發(fā)電機(jī)上端軸五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)上端軸連接到轉(zhuǎn)子支架的上法蘭，具有適當(dāng)長度，并裝設(shè)有上導(dǎo)軸承160轉(zhuǎn)子采用無軸結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)子支架、磁軛和磁極等部件構(gòu)成。轉(zhuǎn)子支架為圓盤式結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)場焊接而成，轉(zhuǎn)子支架由中心體和支臂部分組成，在工地進(jìn)行組裝焊接。支架上設(shè)有足夠數(shù)量的孔洞，以滿足發(fā)電機(jī)通風(fēng)的要求和具有良好的導(dǎo)風(fēng)性能。轉(zhuǎn)子絕緣等級為F級。轉(zhuǎn)子五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)轉(zhuǎn)子采用無軸結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)子支架、磁軛和磁極等部件構(gòu)成。轉(zhuǎn)子支架161

中心體

上端面

斜臂

下端面

轉(zhuǎn)子支架五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)

中心體

上端面

斜臂

下端面轉(zhuǎn)子支架五、162上端軸

連接螺栓

中心體

連接螺栓定位銷

轉(zhuǎn)子磁軛

轉(zhuǎn)子磁極

下端軸

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡圖五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)上端軸

連接螺栓

中心體

連接螺栓轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡圖五、龍灘發(fā)電163磁軛由高強(qiáng)度經(jīng)鈍化處理的冷軋薄鋼板組裝成的堅(jiān)實(shí)結(jié)構(gòu)；磁極包括磁極鐵芯、磁極繞組和阻尼繞組。在磁極表面有一些槽，槽內(nèi)放上銅條，并用端環(huán)將所有銅條連在一起構(gòu)成阻尼繞組。其作用是抑制短路電流和減弱電機(jī)振蕩。磁軛采用高強(qiáng)度合金鋼沖片，用拉緊螺栓拉緊，以形成一個(gè)整體，在現(xiàn)場疊壓。磁極與磁軛的連接采用雙“T”尾鍵掛接。轉(zhuǎn)子在現(xiàn)場進(jìn)行組裝。轉(zhuǎn)子磁軛五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)磁軛由高強(qiáng)度經(jīng)鈍化處理的冷軋薄鋼板組裝成的堅(jiān)實(shí)結(jié)構(gòu)；磁極包括164

護(hù)板

上壓板

拉壓緊螺栓及螺母

轉(zhuǎn)子磁軛

磁軛鍵

下壓板轉(zhuǎn)子磁軛示意圖五、龍灘發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)

護(hù)板

上壓板

拉壓緊螺栓及螺母

轉(zhuǎn)子磁軛

磁軛鍵165磁極鐵芯采用由拉緊