水轮发电机讲义课件

水轮发电机水轮发电机1目录水轮发电机的发展水轮发电机的结构水轮发电机的原理水轮发电机的运行水轮龙滩发电机的特点目录水轮发电机的发展2世界第一座水电站于1878年建于法国。美洲第一座水电站于1882年建在美国威斯康星州，采用直流发电机。1889年后,开始使用三相交流发电机。此后,单机容量增长很快，1890年仅1.5万kW,至1955年已能生产10.5万kW的发电机。一、水轮发电机的发展世界第一座水电站于1878年建于法国。一、水轮发电机的发展3中国在1949年以前自制的水轮发电机单机容量不超过200kW,1949年以后电机工业获得了蓬勃的发展，1958年已能生产7.25万kW单机，1972年已制造出30万kW双水内冷水轮发电机。目前位于世界前列的大容量水轮发电机为大古力水电站、伊泰普水电站、三峡水电站、溪洛渡水电站、龙滩水电站等已经超过700MW，而今年建成的向家坝水电站已经达到800MW。同时单机1000MW的水轮发电机组也已经开始设计。一、水轮发电机的发展中国在1949年以前自制的水轮发电机单机容量不超过200kW4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。二、水轮发电机结构水轮发电机结构

形式：二、水轮发电机结构5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。二、水轮发电机结构水轮发电机结构

形式：二、水轮发电机结构6水轮发电机结构

形式：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。二、水轮发电机结构水轮发电机结构

形式：二、水轮发电机结构7悬式发电机上下支撑下导与风闸下导轴承定子外壳悬式发电机上支撑下导与风闸下导轴承定子外壳8悬式水轮发电机组二、水轮发电机结构悬式水轮发电机组二、水轮发电机结构9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。二、水轮发电机结构传力方式：机组转动部分重量→推力头→镜板→推力轴瓦→下机架→机座→基础上机架：只支撑上导轴承和励磁机定子。类型：1.普通伞式：有上、下导轴承

2.半伞式:有上导轴承，无下导轴承3.全伞式:无上导轴承，有下导轴承高压油膜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10普通伞式有上、下导轴承二、水轮发电机结构普通伞式有上、下导轴承二、水轮发电机结构11半伞式有上导，无下导。发电机通常将上机架埋入发电机层地板以下。二、水轮发电机结构半伞式有上导，无下导。二、水轮发电机结构12全伞式无上导，有下导。转动部分重量→推力轴承支撑结构→顶盖→座环二、水轮发电机结构全伞式无上导，有下导。二、水轮发电机结构13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。水轮发电机的特点:凸极式转子，极数多，直径大，轴向长度短，整个转子在外形上与汽轮发电机大不相同。定子铁心由扇形电工钢片拼装叠成。为了散热的需要，定子铁心中留有径向通风沟。转子磁极由厚度为1～2mm的钢片叠成；磁极两端有磁极压板，用来压紧磁极冲片和固定磁极绕组。磁极与磁极轭部采用T形或鸽尾形连接。二、水轮发电机结构发电机的组成主要由定子、转子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器等部14定子：水轮发电机的静止部件,主要由机座、铁芯和三相绕组线圈（线棒）、铜环引线（汇流排）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。二、水轮发电机结构定子：二、水轮发电机结构15立轴水轮发电机定子结构

机座铁心线圈二、水轮发电机结构立轴水轮发电机定子结构机座铁心线圈二、水轮发电机结构16机座功能：用于固定铁芯。定子机座具有足够钢性和强度，应能承受：上机架、上导轴承和推力轴承、机组所有转动部分等的重量以及水轮机水推力等总和的轴向力。定子绕组短路时产生的切向力和半数转子绕组短路时产生的不平衡磁拉力。各种运行工况下所受的热膨胀力、额定工况产生的切向力及定子铁芯通过定位筋传来的100Hz交变力等。叠加在上述工况下的震动力。构成冷却气体的通道结构：由轧制钢板焊接而成。为便于现场组装，分瓣机座应在工厂内进行预组装，并配有钻好螺栓孔的工艺法兰和销钉。二、水轮发电机结构机座二、水轮发电机结构17铁芯定子定子铁芯是是发电机磁路的主要组成部分，并用以固定线棒。结构：定子冲片、通风槽片、定位筋、齿压板、拉紧螺杆。定子铁芯的作用是：作为磁路的主要组成部分，为发电机提供磁阻很小的磁路，以通过发电机所需要的磁通，并用以固定绕组。组成材料：定子冲片：由0.5mm或0.35mm厚的高质量、高导磁率、低损耗、无时效、优质冷轧薄硅钢片叠成；每片扇形片冲压成形后，应去毛刺、磨光，并在两侧涂“F”级绝缘漆。通风槽片：0.5mm~0.75mm厚的扇形片作为底板，点焊通风槽钢定位筋：由方钢加工而成，呈鸽尾形，将扇形冲片固定在定子机座上齿压板：齿压条通过拉紧螺杆轴向拉紧冲片。二、水轮发电机结构铁芯二、水轮发电机结构18硅钢片二、水轮发电机结构硅钢片二、水轮发电机结构19绕组三相绕组由绝缘导线绕制而成，均匀地分布于铁芯内圆齿槽中。三相绕组接成Y形，它的作用是当转子磁极旋转时，定子绕组切割磁力线而感应出电势。定子线棒功能：通过一定的联结方式形成电流通路，通过铜环引线汇流后输出电功率。分类：条式波绕阻和叠式框绕阻。二、水轮发电机结构绕组二、水轮发电机结构20定子线棒透视图二、水轮发电机结构定子线棒透视图二、水轮发电机结构21定子机座二、水轮发电机结构定子机座二、水轮发电机结构22定子铁芯二、水轮发电机结构定子铁芯二、水轮发电机结构23二、水轮发电机结构二、水轮发电机结构24定子叠片加固二、水轮发电机结构定子叠片加固二、水轮发电机结构25转子功能：发电机的转动部件，用以产生磁场、变换能量和传递力矩。结构：转子中心体、转子支架：铸焊结构并经过超声波探伤；转子中心体与上、下端轴连接，传递来自水轮机的力矩。应保持良好的通风及导风性能。磁轭：构成发电机的磁路，是固定磁极的重要部件；由高强度的冷轧薄钢板（磁轭冲片）分层叠片组装，通过立筋、复合键与转子支架相连；磁轭分层叠片并拉紧，通过通风风沟设计以保持良好的通风性能。转子引线制动系统二、水轮发电机结构转子二、水轮发电机结构26二、水轮发电机结构二、水轮发电机结构27转子

立轴水轮发电机转子结构

二、水轮发电机结构转子立轴水轮发电机转子结构二、水轮发电机结构28磁极磁极是提供励磁磁场的磁感应部件，由磁极铁芯，线圈，上、下托板，极身绝缘，阻尼绕组及钢垫板等零部件组成。磁极铁芯分实心和叠片两种结构。中、小容量高转速水轮发电机的转子，常采用实心磁极结构，整体锻造或铸造而成。转速大于或等于750r／min的小型水轮发电机，常采用磁极铁芯连同转子的磁轭与主轴整体锻造加工。磁极固定方式通常采用螺钉、T尾和鸽尾结构。二、水轮发电机结构磁极二、水轮发电机结构29二、水轮发电机结构二、水轮发电机结构30磁轭与转子支架磁轭的作用是构成磁路并固定磁极。转子支架的作用是固定磁轭。对于定子铁芯外径小于325cm的中小容量的水轮发电机，磁轭可用铸钢或整圆的厚钢板制造，不需要专门的转子支架。对于定子铁芯外径较大的水轮发电机，磁轭通过转子支架和主轴连成一体。磁轭的外缘加工有T尾、鹇尾槽或螺孔，用以固定磁极。二、水轮发电机结构磁轭与转子支架二、水轮发电机结构31二、水轮发电机结构二、水轮发电机结构32二、水轮发电机结构二、水轮发电机结构33机架机架是立轴水轮发电机安置推力轴承、导轴承、制动器及水轮机受油器的支撑部件，是水轮发电机较为重要的结构件。机架由中心体和支臂组成，一般采用钢板焊接结构，中心体为圆盘形式，支臂大多为工字梁形式。机架按其所处的位置分为上、下机架，按承载性质分为负荷机架和非负荷机架。二、水轮发电机结构机架二、水轮发电机结构34主轴主轴的作用是用来传递扭矩，应具有一定的强度和刚度。主轴一般由35号、40号、45号或20SiMn等钢整锻而成。小容量水轮发电机一般采用整锻实心轴，也有的采用无缝钢管作为轴；大、中型容量的发电机采用整锻空心轴。二、水轮发电机结构主轴二、水轮发电机结构35集电装置功能：将来自励磁系统的电流传导给水轮发电机转子绕组建立磁场。结构：电刷、刷架、集电环位置：集电装置固定在发电机上端轴上电刷与刷架固定，集电环随上端轴转动。集电环与转子引线相连，向转子磁极线圈提供电流。二、水轮发电机结构集电装置二、水轮发电机结构36推力轴承下机架下导轴承转子定子下端轴上端轴上导轴承集电环上机架混流式水轮机：发电机部分结构图二、水轮发电机结构推力轴承下机架下导轴承转子定子下端轴上端轴上导轴承集电环上机37

概念：什么是有功？什么是无功？三、水轮发电机的原理有功功率:在交流电路中，电源在一个周期内发出瞬时功率的平均值(或负载电阻所消耗的功率)，称为"有功功率"。无功功率:在具有电感或电容的电路中，在每半个周期内，把电源能量变成磁场(或电场)能量贮存起来，然后，再释放，又把贮存的磁场（或电场）能量再返回给电源，只是进行这种能量的交换，并没有真正消耗能量，我们把这个交换的功率值，称为"无功功率"概念：三、水轮发电机的原理有功功率:无功功率:38有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。

比如：1千瓦的电动机就是把1千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。

有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)三、水轮发电机的原理有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换39无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。

无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar）三、水轮发电机的原理无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电40

无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。例子：米与米袋。三、水轮发电机的原理无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立41无功的类型：感性无功：从物理概念来解释感性无功功率；由于电感线圈是贮藏磁场能量的元件，当电感线圈加上交流电压之后，相应磁场能量也随着变化，当电压增大，电压及磁场能量也就相应加强，此时线圈的磁场就将电源供给的能量以磁场能量形式贮藏起来；当电流减小和磁场能量减弱时，线圈把磁场能量释放并输回到电源中。三、水轮发电机的原理无功的类型：三、水轮发电机的原理42无功的类型：容性无功：由于电容器是储存电场能量的元件，当电容器加上交流电压后，电压交变时，响应的电场能量也随着变化。当电压增大，电流及电场能量也就相应加强，此时电容器的电场能量就将外电源供给的能量以电场能量形式储藏起来；当电压减小和电场能量减弱时，电容器把电场能量释放并输回到外面电路中。交流电容电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与电场能量之间的往复转换。三、水轮发电机的原理无功的类型：三、水轮发电机的原理43无功的类型：容性无功：由于电容器是储存电场能量的元件，当电容器加上交流电压后，电压交变时，响应的电场能量也随着变化。当电压增大，电流及电场能量也就相应加强，此时电容器的电场能量就将外电源供给的能量以电场能量形式储藏起来；当电压减小和电场能量减弱时，电容器把电场能量释放并输回到外面电路中。交流电容电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与电场能量之间的往复转换。三、水轮发电机的原理无功的类型：三、水轮发电机的原理44

交流发电机的原理：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。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。切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），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。通过引出线，即可提供交流电源。

三、水轮发电机的原理交流发电机的原理：三、水轮发电机的原理45三相交流凸极同步电机定子铁芯定子线圈定、转子间空气隙磁极铁芯

磁极线圈转子磁轭定子转子三、水轮发电机的原理三相交流凸极同步电机定子铁芯定子线圈定、转子间空气隙磁极铁芯46磁轭冲片磁极冲片三、水轮发电机的原理磁轭冲片磁极冲片三、水轮发电机的原理47

磁极线圈三、水轮发电机的原理磁极线圈三、水轮发电机的原理48阻尼绕组三、水轮发电机的原理阻尼绕组三、水轮发电机的原理49磁极三、水轮发电机的原理磁极三、水轮发电机的原理50转子产生磁场转子：

–2p个磁极磁路转速和频率：从定子侧看，磁

场的变化频率为

f那么每分钟机械转速n

为：三、水轮发电机的原理转子产生磁场三、水轮发电机的原理51NSNS旋转SSNNU1U2U时间t12定子线圈磁极电压的产生定子线圈转子旋转时，从定子线圈侧可以看到随时间变化的磁场感应电压（如图示的两个线圈U1,U2）的频率为：n :机械转速(转/分钟)

f :电网频率(Hz)

p :磁极对数三、水轮发电机的原理NSNS旋转SSNNU1U2U时间t12定子线圈磁极电压的产52三相交流系统定子线圈分成三个不同的相带(U,V,W)沿圆周分布空间上相错2/3个极距感应电压在时间上相差120°

电角度三、水轮发电机的原理三相交流系统三、水轮发电机的原理53定子绕组的旋转磁场定子绕组的电枢反应：电机并网时，也产生三相电流系统(U,V,W)电流在时间上相差120°电角度如同转子，定子产生一个旋转磁场，与电网频率n=60f/p同步旋转三、水轮发电机的原理定子绕组的旋转磁场三、水轮发电机的原理54定、转子磁场相互耦合形成了合成磁场等效模型：耦合磁体“齿轮NSNS定子磁场NSNS转子磁场三、水轮发电机的原理定、转子磁场相互耦合形成了合成磁场NSNS定子磁场NSNS转55转矩的产生磁力线形成的力（磁拉力）依据计算公式：空载时定子线圈内没有电流磁力线和磁拉力沿径向对称分布没有切向应力没有转矩。三、水轮发电机的原理转矩的产生空载时定子线圈内没有电流磁力线和磁拉力沿径向对称56转矩的产生–带负荷运行时带负荷运行时定子电流产生磁场波以同步转速旋转定子磁场干扰了原来的对称磁力线不对称磁场分布也就产生了切向磁力线和切向磁拉力转矩产生了三、水轮发电机的原理转矩的产生–带负荷运行时三、水轮发电机的原理57不同运行方式下的模型运行方式空载:

径向磁力线,没有转矩；电动机运行:

定子磁场“拉着”转子磁场(驱动转矩)；发电机运行:

转子磁场“拉着”定子磁场(制动转矩)；失步磁力线不能“约束”磁拉力。空载进相运行发电机运行三、水轮发电机的原理不同运行方式下的模型空载进相运行发电机运行三、水轮发电机的原58水轮发电机电磁要求额定容量：以视在功率SN（kVA）或有功功率PN（kW）表示；额定功率因数cosN：PN=SNcosN，QN=SNsinN一般发电机功率因数0.8～0.9（滞后），贯流发电机0.9～0.95（滞后）。额定电压UN：指线电压（V或kV）。按国家标准，发电机标准电压：3.15kV，6.3kV，10.5kV，13.8kV，15.75kV，18kV，20kV和24kV等。 相数及相间连接：一般都采用三相星形连接（无三次谐波）三、水轮发电机的原理水轮发电机电磁要求三、水轮发电机的原理59三、水轮发电机的原理三、水轮发电机的原理60水轮发电机通风冷却示意图无风扇磁轭通风系统（空冷）上图带风扇的轴-径向通风系统（空冷）下图三、水轮发电机的原理水轮发电机通风冷却示意图无风扇磁轭通风系统（空冷）上图带风扇61

半水内冷系统

（定子绕组水内冷，转子绕

组、定子铁芯空气冷却）下图

全水内冷系统

（定子绕组、转子绕组、定子铁芯全部水内冷）上图水轮发电机通风冷却示意图三、水轮发电机的原理半水内冷系统

（定子绕组水内冷，转子绕

组、定子铁芯空气冷62四、水轮发电机的运行功率特性曲线（功率圆图）转子温升限制线无功功率有功功率失励圆励磁电流运行区域定子温升限制线实际稳定极限限制线无功功率有功功率励磁电流功率增加功率调节有功功率：仅由水轮机调节无功功率：由励磁电流调节四、水轮发电机的运行功率特性曲线（功率圆图）转子温升限制线无63事故：机端三相（或两相）突然短路G事故：半数磁极短路－突然短路电流（定子绕组）－短路扭矩（定子基础）－线棒端部和铜环引线支架受力－磁拉力（转子承受，导轴承，上机架基础）－快速灭磁有利于减小最大磁拉力四、水轮发电机的运行事故：机端三相（或两相）突然短路G事故：半数磁极短路－突然64事故：失磁异步运行－定子绕组短时电流（约10s）－定子绕组过热，绝缘损坏－转子失步，阻尼绕组损坏NSN定子磁场NSNSRotorNSNS转子NSN定子磁场转子四、水轮发电机的运行事故：失磁异步运行－定子绕组短时电流（约10s）NSN定子65集电环、碳刷(碳粉吸收装置)、上导（上导冷却器、油雾收集器）、上机架、转子（制动环）、定子（空冷器），推力（推力轴承、推力外循环系统、高压油减载系统）、下导（下导冷却器、油雾收集器）、下机架、大轴（接地碳刷）等。辅助系统：励磁系统、离相封闭母线、风闸(粉尘吸收装置)、直流系统、振动监测装置、中性点接地变压器、灭火系统、机坑加热器、机坑除湿器、蠕动探测装置。发电机组成五、龙滩发电机的特点集电环、碳刷(碳粉吸收装置)、上导（上导冷却器、油雾收集器）66集电环、碳刷励磁电流从静止的励磁装置通过引线流入到电刷支座，然后通过多个接触式电刷传递到集电环，再引到磁场绕组（磁极线圈）。五、龙滩发电机的特点集电环、碳刷励磁电流从静止的励磁装置通过引线流入到电刷支座，67集电环、碳刷集电环、碳刷布置在转子上部的金属罩内。集电环由支架、底座、绝缘螺杆、绝缘垫圈和集电环组成。集电环支架固定在上导滑转子上，外表面开螺旋槽以利于散热。集电环的外径φ2100mm,圆周速度11.8m/s。正负极共有60个碳刷，最大电流密度0.0938A/m㎡,励磁电缆直径为φ185mm，正负极共22根。五、龙滩发电机的特点集电环、碳刷集电环、碳刷布置在转子上部的金属罩内。集电环由支68轴为三段轴，发电机轴与水轮机轴采用法兰连接，法兰分界面高程为227.1m。轴系由上端轴、转子中心体、主轴以及作为一个完整轴系所需的其它所有部件构成。轴(包括上端轴、发电机主轴)为中空结构，上端轴带外法兰，发电机主轴带内法兰。发电机轴五、龙滩发电机的特点轴为三段轴，发电机轴与水轮机轴采用法兰连接，法兰分界面高程为69上端轴连接到转子支架的上法兰，具有适当长度，并装设有上导轴承和集电环。导轴承轴领套上端轴体上部，轴领的表面要进行抛光，作为上导轴承的滑动表面。上端轴体与轴颈之间要进行绝缘，以使轴系与导轴承的静止部分电气隔离，防止轴电流和产生轴承损坏。上端轴为中空结构，允许水轮机补气管道通过。轴的上端支撑着集电环。发电机上端轴五、龙滩发电机的特点上端轴连接到转子支架的上法兰，具有适当长度，并装设有上导轴承70转子采用无轴结构，由转子支架、磁轭和磁极等部件构成。转子支架为圆盘式结构，在现场焊接而成，转子支架由中心体和支臂部分组成，在工地进行组装焊接。支架上设有足够数量的孔洞，以满足发电机通风的要求和具有良好的导风性能。转子绝缘等级为F级。转子五、龙滩发电机的特点转子采用无轴结构，由转子支架、磁轭和磁极等部件构成。转子支架71

中心体

上端面

斜臂

下端面

转子支架五、龙滩发电机的特点

中心体

上端面

斜臂

下端面转子支架五、72上端轴

连接螺栓

中心体

连接螺栓定位销

转子磁轭

转子磁极

下端轴

转子结构简图五、龙滩发电机的特点上端轴

连接螺栓

中心体

连接螺栓转子结构简图五、龙滩发电73磁轭由高强度经钝化处理的冷轧薄钢板组装成的坚实结构；磁极包括磁极铁芯、磁极绕组和阻尼绕组。在磁极表面有一些槽，槽内放上铜条，并用端环将所有铜条连在一起构成阻尼绕组。其作用是抑制短路电流和减弱电机振荡。磁轭采用高强度合金钢冲片，用拉紧螺栓拉紧，以形成一个整体，在现场叠压。磁极与磁轭的连接采用双“T”尾键挂接。转子在现场进行组装。转子磁轭五、龙滩发电机的特点磁轭由高强度经钝化处理的冷轧薄钢板组装成的坚实结构；磁极包括74

护板

上压板

拉压紧螺栓及螺母

转子磁轭

磁轭键

下压板转子磁轭示意图五、龙滩发电机的特点

护板

上压板

拉压紧螺栓及螺母

转子磁轭

磁轭键75磁极铁芯采用由拉紧螺杆紧固的高强度薄钢板制成，通过鸽尾与磁轭上相应的键槽挂接。磁极和磁轭之间垫有不同厚度的垫片，可调整定、转子之间的气隙。每个磁极间设置1个支撑，拆磁极时，可在磁轭内圆处将支撑螺栓拧松，然后可在不需将整体的转子从定子内吊出的情况下进行拆除和更换磁极。发电机设有交直轴阻尼绕组。转子磁极五、龙滩发电机的特点磁极铁芯采用由拉紧螺杆紧固的高强度薄钢板制成，通过鸽尾与磁轭76 定子由定子铁芯、定子机座、定子绕组及发电机引出线等部分组成定子五、龙滩发电机的特点 定子由定子铁芯、定子机座、定子绕组及发电机引出线等部分组77定子铁芯高度为3300mm,铁芯内径φ15000,铁芯外径φ16090mm。定子铁芯沿轴向共分布70个径向通风沟，通风沟高度6mm,每段铁芯高40.5mm。定子铁芯采用双鸽尾筋与定子机座相联接，双鸽尾筋一端固定在定子冲片的鸽尾槽内，另一端固定在托块上，托块焊在定子机座上。铁芯拉紧螺栓不包绝缘，在上、下两端至第一个通风沟处套绝缘管，通风沟处装设绝缘套筒。定子铁芯五、龙滩发电机的特点定子铁芯高度为3300mm,铁芯内径φ15000,铁芯78定子机座的结构特点为斜立筋结构。机座共有16个斜立筋，8层环板，机座外径为φ18441mm，机座高度为6205mm，机座在圆周方向分为6瓣，在工地进行组圆焊接。斜立筋由弹性板和上、下板组成，弹性板为60mm厚的钢板，上板与上机架连接,下板通过螺栓和销子与定子基础板相连接。定子机座五、龙滩发电机的特点定子机座的结构特点为斜立筋结构。机座共有16个斜立筋，8层环79定子有624个槽,8个并连支路,“Y”形连接，槽节距1-14-23。每个槽内有双层条形波绕组，在同一槽中布置有上、下两根绕组F级主绝缘，外部有防晕层绕组的。定子线棒由多根绝缘的铜股线组成，这些铜股线在整个定子铁芯长度上采用333°换位，以减小股线在槽部漏磁场中不同位置产生循环电流而引起的附加损耗和股线间温差定子绕组五、龙滩发电机的特点定子有624个槽,8个并连支路,“Y”形连接，槽节距1-1480上机架设计能承受来自上导轴承、集电环罩和发电机上盖板等各方面的力，并具有足够的刚度。上机架由中心体和16斜支臂组成,中心体和斜支臂在工地焊接成整体。上机架径向通过螺栓和键与基础连接，将径向力传递到混凝土基础上。斜支臂轴向与定子机座连接，将上机架及上导轴承的全部重量通过定子机座传递到基础上。上机架五、龙滩发电机的特点上机架设计能承受来自上导轴承、集电环罩和发电机上盖板等各方面81径向固定机架中心定位装置斜支臂中心体

机架在定子上的固定上机架结构简图五、龙滩发电机的特点径向固定上机架结构简图五、龙滩发电机的特点821、基本特点大容量，世界最大的水电机组。水轮机：混流式，立轴，金属蜗壳；大轴中央自然补气。发电机：立式普通伞式（有上导、下导，推力轴承位于转子下部。运行水头变幅大：97米－179米。电力系统要求：在系统中担负调频、调峰和事故备用。五、龙滩发电机的特点1、基本特点大容量，世界最大的水电机组。五、龙滩发电机的特点83龙滩水轮发电机组单机容量700MW，伴随着大容量而来的发热量也成为了巨大的问题，为此厂家在进行了充分的计算之后，还特地按比例制造了一个真机模型进行通风试验，根据试验结果最终确定了龙滩发电机采用全空气冷却方式。从而使龙滩水轮发电机组成为首台全空冷700MW水轮发电机组。2、全空气冷却五、龙滩发电机的特点龙滩水轮发电机组单机容量700MW，伴随着大容量而来的发热量843、斜元件结构斜元件的提出： 大型水轮发电机的高性能要求表现在以下这些对立关系中：自由的热膨胀、准确的间隙以及在故障情况下对极端应力的抵抗。传统的各种各样的生产工艺用来满足这些要求，但是它们通常减小了系统的利用率、增加了维护工作量。ALSTOM的工程师创造了斜元件这一理念，也产生了这一设计：在对称力下易伸缩、在不对称力下稳固的结构。五、龙滩发电机的特点3、斜元件结构斜元件的提出：五、龙滩发电机的特点853、斜元件结构斜元件的原理： 代替径向支臂。两个同中心的、环形部件（如转子中心体和磁轭）以角度小于90°的支臂相连，斜元件在最小阻力的方向发生变形。在对称负荷下，斜元件变得弯曲，两个同心部件保持相对位置；在不对称负荷下，系统是稳固的，各部件保持同心。五、龙滩发电机的特点3、斜元件结构斜元件的原理：五、龙滩发电机的特点864、承载高载荷的双层推力轴瓦转动部分重量和水推力达3600吨，要求推力轴承能在全速范围内可靠地承载负荷的确不易。新型轴承的发展与新型计算机程序的联合为有效突破以前的限制提供了条件，因为可以详细计算转动部件与轴瓦间的润滑油膜。ALSTOM开发的双层推力轴承已经得到实践检验。双层轴瓦保证超大轴瓦在径向有均匀的油膜厚度，其温度分布比传统的轴瓦更均匀一致。五、龙滩发电机的特点4、承载高载荷的双层推力轴瓦转动部分重量和水推力达3600吨874、“X”型转轮叶片传统的叶片为正倾角叶片:叶片进水边从上冠到下环径向布置或略向前倾.不足之处:这种叶片造成进水边到出水边压力分布不够均匀,在叶片进口和出口的背面形成气蚀区.五、龙滩发电机的特点4、“X”型转轮叶片传统的叶片为正倾角叶片:叶片进水边从上冠884、“X”型转轮叶片X形叶片:将正倾角叶片的进水边前倾和出水边向后扭曲,使叶片的倾角为负,有的称之为扭曲形叶片.优点:流速.压力分布均匀,尾水管中心涡带细小,叶片应力较低,具有较宽的高效率区,在整个运行范围内没有汽蚀,应力分布均匀,有较好的运行稳定性指标(振动.摆度.噪音.压力脉动.)五、龙滩发电机的特点4、“X”型转轮叶片X形叶片:将正倾角叶片的进水边前倾和出水89谢谢欢迎批评指正!谢谢90水轮发电机水轮发电机91目录水轮发电机的发展水轮发电机的结构水轮发电机的原理水轮发电机的运行水轮龙滩发电机的特点目录水轮发电机的发展92世界第一座水电站于1878年建于法国。美洲第一座水电站于1882年建在美国威斯康星州，采用直流发电机。1889年后,开始使用三相交流发电机。此后,单机容量增长很快，1890年仅1.5万kW,至1955年已能生产10.5万kW的发电机。一、水轮发电机的发展世界第一座水电站于1878年建于法国。一、水轮发电机的发展93中国在1949年以前自制的水轮发电机单机容量不超过200kW,1949年以后电机工业获得了蓬勃的发展，1958年已能生产7.25万kW单机，1972年已制造出30万kW双水内冷水轮发电机。目前位于世界前列的大容量水轮发电机为大古力水电站、伊泰普水电站、三峡水电站、溪洛渡水电站、龙滩水电站等已经超过700MW，而今年建成的向家坝水电站已经达到800MW。同时单机1000MW的水轮发电机组也已经开始设计。一、水轮发电机的发展中国在1949年以前自制的水轮发电机单机容量不超过200kW94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。二、水轮发电机结构水轮发电机结构

形式：二、水轮发电机结构95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。二、水轮发电机结构水轮发电机结构

形式：二、水轮发电机结构96水轮发电机结构

形式：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。二、水轮发电机结构水轮发电机结构

形式：二、水轮发电机结构97悬式发电机上下支撑下导与风闸下导轴承定子外壳悬式发电机上支撑下导与风闸下导轴承定子外壳98悬式水轮发电机组二、水轮发电机结构悬式水轮发电机组二、水轮发电机结构99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。二、水轮发电机结构传力方式：机组转动部分重量→推力头→镜板→推力轴瓦→下机架→机座→基础上机架：只支撑上导轴承和励磁机定子。类型：1.普通伞式：有上、下导轴承

2.半伞式:有上导轴承，无下导轴承3.全伞式:无上导轴承，有下导轴承高压油膜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100普通伞式有上、下导轴承二、水轮发电机结构普通伞式有上、下导轴承二、水轮发电机结构101半伞式有上导，无下导。发电机通常将上机架埋入发电机层地板以下。二、水轮发电机结构半伞式有上导，无下导。二、水轮发电机结构102全伞式无上导，有下导。转动部分重量→推力轴承支撑结构→顶盖→座环二、水轮发电机结构全伞式无上导，有下导。二、水轮发电机结构103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。水轮发电机的特点:凸极式转子，极数多，直径大，轴向长度短，整个转子在外形上与汽轮发电机大不相同。定子铁心由扇形电工钢片拼装叠成。为了散热的需要，定子铁心中留有径向通风沟。转子磁极由厚度为1～2mm的钢片叠成；磁极两端有磁极压板，用来压紧磁极冲片和固定磁极绕组。磁极与磁极轭部采用T形或鸽尾形连接。二、水轮发电机结构发电机的组成主要由定子、转子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器等部104定子：水轮发电机的静止部件,主要由机座、铁芯和三相绕组线圈（线棒）、铜环引线（汇流排）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。二、水轮发电机结构定子：二、水轮发电机结构105立轴水轮发电机定子结构

机座铁心线圈二、水轮发电机结构立轴水轮发电机定子结构机座铁心线圈二、水轮发电机结构106机座功能：用于固定铁芯。定子机座具有足够钢性和强度，应能承受：上机架、上导轴承和推力轴承、机组所有转动部分等的重量以及水轮机水推力等总和的轴向力。定子绕组短路时产生的切向力和半数转子绕组短路时产生的不平衡磁拉力。各种运行工况下所受的热膨胀力、额定工况产生的切向力及定子铁芯通过定位筋传来的100Hz交变力等。叠加在上述工况下的震动力。构成冷却气体的通道结构：由轧制钢板焊接而成。为便于现场组装，分瓣机座应在工厂内进行预组装，并配有钻好螺栓孔的工艺法兰和销钉。二、水轮发电机结构机座二、水轮发电机结构107铁芯定子定子铁芯是是发电机磁路的主要组成部分，并用以固定线棒。结构：定子冲片、通风槽片、定位筋、齿压板、拉紧螺杆。定子铁芯的作用是：作为磁路的主要组成部分，为发电机提供磁阻很小的磁路，以通过发电机所需要的磁通，并用以固定绕组。组成材料：定子冲片：由0.5mm或0.35mm厚的高质量、高导磁率、低损耗、无时效、优质冷轧薄硅钢片叠成；每片扇形片冲压成形后，应去毛刺、磨光，并在两侧涂“F”级绝缘漆。通风槽片：0.5mm~0.75mm厚的扇形片作为底板，点焊通风槽钢定位筋：由方钢加工而成，呈鸽尾形，将扇形冲片固定在定子机座上齿压板：齿压条通过拉紧螺杆轴向拉紧冲片。二、水轮发电机结构铁芯二、水轮发电机结构108硅钢片二、水轮发电机结构硅钢片二、水轮发电机结构109绕组三相绕组由绝缘导线绕制而成，均匀地分布于铁芯内圆齿槽中。三相绕组接成Y形，它的作用是当转子磁极旋转时，定子绕组切割磁力线而感应出电势。定子线棒功能：通过一定的联结方式形成电流通路，通过铜环引线汇流后输出电功率。分类：条式波绕阻和叠式框绕阻。二、水轮发电机结构绕组二、水轮发电机结构110定子线棒透视图二、水轮发电机结构定子线棒透视图二、水轮发电机结构111定子机座二、水轮发电机结构定子机座二、水轮发电机结构112定子铁芯二、水轮发电机结构定子铁芯二、水轮发电机结构113二、水轮发电机结构二、水轮发电机结构114定子叠片加固二、水轮发电机结构定子叠片加固二、水轮发电机结构115转子功能：发电机的转动部件，用以产生磁场、变换能量和传递力矩。结构：转子中心体、转子支架：铸焊结构并经过超声波探伤；转子中心体与上、下端轴连接，传递来自水轮机的力矩。应保持良好的通风及导风性能。磁轭：构成发电机的磁路，是固定磁极的重要部件；由高强度的冷轧薄钢板（磁轭冲片）分层叠片组装，通过立筋、复合键与转子支架相连；磁轭分层叠片并拉紧，通过通风风沟设计以保持良好的通风性能。转子引线制动系统二、水轮发电机结构转子二、水轮发电机结构116二、水轮发电机结构二、水轮发电机结构117转子

立轴水轮发电机转子结构

二、水轮发电机结构转子立轴水轮发电机转子结构二、水轮发电机结构118磁极磁极是提供励磁磁场的磁感应部件，由磁极铁芯，线圈，上、下托板，极身绝缘，阻尼绕组及钢垫板等零部件组成。磁极铁芯分实心和叠片两种结构。中、小容量高转速水轮发电机的转子，常采用实心磁极结构，整体锻造或铸造而成。转速大于或等于750r／min的小型水轮发电机，常采用磁极铁芯连同转子的磁轭与主轴整体锻造加工。磁极固定方式通常采用螺钉、T尾和鸽尾结构。二、水轮发电机结构磁极二、水轮发电机结构119二、水轮发电机结构二、水轮发电机结构120磁轭与转子支架磁轭的作用是构成磁路并固定磁极。转子支架的作用是固定磁轭。对于定子铁芯外径小于325cm的中小容量的水轮发电机，磁轭可用铸钢或整圆的厚钢板制造，不需要专门的转子支架。对于定子铁芯外径较大的水轮发电机，磁轭通过转子支架和主轴连成一体。磁轭的外缘加工有T尾、鹇尾槽或螺孔，用以固定磁极。二、水轮发电机结构磁轭与转子支架二、水轮发电机结构121二、水轮发电机结构二、水轮发电机结构122二、水轮发电机结构二、水轮发电机结构123机架机架是立轴水轮发电机安置推力轴承、导轴承、制动器及水轮机受油器的支撑部件，是水轮发电机较为重要的结构件。机架由中心体和支臂组成，一般采用钢板焊接结构，中心体为圆盘形式，支臂大多为工字梁形式。机架按其所处的位置分为上、下机架，按承载性质分为负荷机架和非负荷机架。二、水轮发电机结构机架二、水轮发电机结构124主轴主轴的作用是用来传递扭矩，应具有一定的强度和刚度。主轴一般由35号、40号、45号或20SiMn等钢整锻而成。小容量水轮发电机一般采用整锻实心轴，也有的采用无缝钢管作为轴；大、中型容量的发电机采用整锻空心轴。二、水轮发电机结构主轴二、水轮发电机结构125集电装置功能：将来自励磁系统的电流传导给水轮发电机转子绕组建立磁场。结构：电刷、刷架、集电环位置：集电装置固定在发电机上端轴上电刷与刷架固定，集电环随上端轴转动。集电环与转子引线相连，向转子磁极线圈提供电流。二、水轮发电机结构集电装置二、水轮发电机结构126推力轴承下机架下导轴承转子定子下端轴上端轴上导轴承集电环上机架混流式水轮机：发电机部分结构图二、水轮发电机结构推力轴承下机架下导轴承转子定子下端轴上端轴上导轴承集电环上机127

概念：什么是有功？什么是无功？三、水轮发电机的原理有功功率:在交流电路中，电源在一个周期内发出瞬时功率的平均值(或负载电阻所消耗的功率)，称为"有功功率"。无功功率:在具有电感或电容的电路中，在每半个周期内，把电源能量变成磁场(或电场)能量贮存起来，然后，再释放，又把贮存的磁场（或电场）能量再返回给电源，只是进行这种能量的交换，并没有真正消耗能量，我们把这个交换的功率值，称为"无功功率"概念：三、水轮发电机的原理有功功率:无功功率:128有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。

比如：1千瓦的电动机就是把1千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。

有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)三、水轮发电机的原理有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换129无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。

无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar）三、水轮发电机的原理无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电130

无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。例子：米与米袋。三、水轮发电机的原理无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立131无功的类型：感性无功：从物理概念来解释感性无功功率；由于电感线圈是贮藏磁场能量的元件，当电感线圈加上交流电压之后，相应磁场能量也随着变化，当电压增大，电压及磁场能量也就相应加强，此时线圈的磁场就将电源供给的能量以磁场能量形式贮藏起来；当电流减小和磁场能量减弱时，线圈把磁场能量释放并输回到电源中。三、水轮发电机的原理无功的类型：三、水轮发电机的原理132无功的类型：容性无功：由于电容器是储存电场能量的元件，当电容器加上交流电压后，电压交变时，响应的电场能量也随着变化。当电压增大，电流及电场能量也就相应加强，此时电容器的电场能量就将外电源供给的能量以电场能量形式储藏起来；当电压减小和电场能量减弱时，电容器把电场能量释放并输回到外面电路中。交流电容电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与电场能量之间的往复转换。三、水轮发电机的原理无功的类型：三、水轮发电机的原理133无功的类型：容性无功：由于电容器是储存电场能量的元件，当电容器加上交流电压后，电压交变时，响应的电场能量也随着变化。当电压增大，电流及电场能量也就相应加强，此时电容器的电场能量就将外电源供给的能量以电场能量形式储藏起来；当电压减小和电场能量减弱时，电容器把电场能量释放并输回到外面电路中。交流电容电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与电场能量之间的往复转换。三、水轮发电机的原理无功的类型：三、水轮发电机的原理134

交流发电机的原理：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。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。切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），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。通过引出线，即可提供交流电源。

三、水轮发电机的原理交流发电机的原理：三、水轮发电机的原理135三相交流凸极同步电机定子铁芯定子线圈定、转子间空气隙磁极铁芯

磁极线圈转子磁轭定子转子三、水轮发电机的原理三相交流凸极同步电机定子铁芯定子线圈定、转子间空气隙磁极铁芯136磁轭冲片磁极冲片三、水轮发电机的原理磁轭冲片磁极冲片三、水轮发电机的原理137

磁极线圈三、水轮发电机的原理磁极线圈三、水轮发电机的原理138阻尼绕组三、水轮发电机的原理阻尼绕组三、水轮发电机的原理139磁极三、水轮发电机的原理磁极三、水轮发电机的原理140转子产生磁场转子：

–2p个磁极磁路转速和频率：从定子侧看，磁

场的变化频率为

f那么每分钟机械转速n

为：三、水轮发电机的原理转子产生磁场三、水轮发电机的原理141NSNS旋转SSNNU1U2U时间t12定子线圈磁极电压的产生定子线圈转子旋转时，从定子线圈侧可以看到随时间变化的磁场感应电压（如图示的两个线圈U1,U2）的频率为：n :机械转速(转/分钟)

f :电网频率(Hz)

p :磁极对数三、水轮发电机的原理NSNS旋转SSNNU1U2U时间t12定子线圈磁极电压的产142三相交流系统定子线圈分成三个不同的相带(U,V,W)沿圆周分布空间上相错2/3个极距感应电压在时间上相差120°

电角度三、水轮发电机的原理三相交流系统三、水轮发电机的原理143定子绕组的旋转磁场定子绕组的电枢反应：电机并网时，也产生三相电流系统(U,V,W)电流在时间上相差120°电角度如同转子，定子产生一个旋转磁场，与电网频率n=60f/p同步旋转三、水轮发电机的原理定子绕组的旋转磁场三、水轮发电机的原理144定、转子磁场相互耦合形成了合成磁场等效模型：耦合磁体“齿轮NSNS定子磁场NSNS转子磁场三、水轮发电机的原理定、转子磁场相互耦合形成了合成磁场NSNS定子磁场NSNS转145转矩的产生磁力线形成的力（磁拉力）依据计算公式：空载时定子线圈内没有电流磁力线和磁拉力沿径向对称分布没有切向应力没有转矩。三、水轮发电机的原理转矩的产生空载时定子线圈内没有电流磁力线和磁拉力沿径向对称146转矩的产生–带负荷运行时带负荷运行时定子电流产生磁场波以同步转速旋转定子磁场干扰了原来的对称磁力线不对称磁场分布也就产生了切向磁力线和切向磁拉力转矩产生了三、水轮发电机的原理转矩的产生–带负荷运行时三、水轮发电机的原理147不同运行方式下的模型运行方式空载:

径向磁力线,没有转矩；电动机运行:

定子磁场“拉着”转子磁场(驱动转矩)；发电机运行:

转子磁场“拉着”定子磁场(制动转矩)；失步磁力线不能“约束”磁拉力。空载进相运行发电机运行三、水轮发电机的原理不同运行方式下的模型空载进相运行发电机运行三、水轮发电机的原148水轮发电机电磁要求额定容量：以视在功率SN（kVA）或有功功率PN（kW）表示；额定功率因数cosN：PN=SNcosN，QN=SNsinN一般发电机功率因数0.8～0.9（滞后），贯流发电机0.9～0.95（滞后）。额定电压UN：指线电压（V或kV）。按国家标准，发电机标准电压：3.15kV，6.3kV，10.5kV，13.8kV，15.75kV，18kV，20kV和24kV等。 相数及相间连接：一般都采用三相星形连接（无三次谐波）三、水轮发电机的原理水轮发电机电磁要求三、水轮发电机的原理149三、水轮发电机的原理三、水轮发电机的原理150水轮发电机通风冷却示意图无风扇磁轭通风系统（空冷）上图带风扇的轴-径向通风系统（空冷）下图三、水轮发电机的原理水轮发电机通风冷却示意图无风扇磁轭通风系统（空冷）上图带风扇151

半水内冷系统

（定子绕组水内冷，转子绕

组、定子铁芯空气冷却）下图

全水内冷系统

（定子绕组、转子绕组、定子铁芯全部水内冷）上图水轮发电机通风冷却示意图三、水轮发电机的原理半水内冷系统

（定子绕组水内冷，转子绕

组、定子铁芯空气冷152四、水轮发电机的运行功率特性曲线（功率圆图）转子温升限制线无功功率有功功率失励圆励磁电流运行区域定子温升限制线实际稳定极限限制线无功功率有功功率励磁电流功率增加功率调节有功功率：仅由水轮机调节无功功率：由励磁电流调节四、水轮发电机的运行功率特性曲线（功率圆图）转子温升限制线无153事故：机端三相（或两相）突然短路G事故：半数磁极短路－突然短路电流（定子绕组）－短路扭矩（定子基础）－线棒端部和铜环引线支架受力－磁拉力（转子承受，导轴承，上机架基础）－快速灭磁有利于减小最大磁拉力四、水轮发电机的运行事故：机端三相（或两相）突然短路G事故：半数磁极短路－突然154事故：失磁异步运行－定子绕组短时电流（约10s）－定子绕组过热，绝缘损坏－转子失步，阻尼绕组损坏NSN定子磁场NSNSRotorNSNS转子NSN定子磁场转子四、水轮发电机的运行事故：失磁异步运行－定子绕组短时电流（约10s）NSN定子155集电环、碳刷(碳粉吸收装置)、上导（上导冷却器、油雾收集器）、上机架、转子（制动环）、定子（空冷器），推力（推力轴承、推力外循环系统、高压油减载系统）、下导（下导冷却器、油雾收集器）、下机架、大轴（接地碳刷）等。辅助系统：励磁系统、离相封闭母线、风闸(粉尘吸收装置)、直流系统、振动监测装置、中性点接地变压器、灭火系统、机坑加热器、机坑除湿器、蠕动探测装置。发电机组成五、龙滩发电机的特点集电环、碳刷(碳粉吸收装置)、上导（上导冷却器、油雾收集器）156集电环、碳刷励磁电流从静止的励磁装置通过引线流入到电刷支座，然后通过多个接触式电刷传递到集电环，再引到磁场绕组（磁极线圈）。五、龙滩发电机的特点集电环、碳刷励磁电流从静止的励磁装置通过引线流入到电刷支座，157集电环、碳刷集电环、碳刷布置在转子上部的金属罩内。集电环由支架、底座、绝缘螺杆、绝缘垫圈和集电环组成。集电环支架固定在上导滑转子上，外表面开螺旋槽以利于散热。集电环的外径φ2100mm,圆周速度11.8m/s。正负极共有60个碳刷，最大电流密度0.0938A/m㎡,励磁电缆直径为φ185mm，正负极共22根。五、龙滩发电机的特点集电环、碳刷集电环、碳刷布置在转子上部的金属罩内。集电环由支158轴为三段轴，发电机轴与水轮机轴采用法兰连接，法兰分界面高程为227.1m。轴系由上端轴、转子中心体、主轴以及作为一个完整轴系所需的其它所有部件构成。轴(包括上端轴、发电机主轴)为中空结构，上端轴带外法兰，发电机主轴带内法兰。发电机轴五、龙滩发电机的特点轴为三段轴，发电机轴与水轮机轴采用法兰连接，法兰分界面高程为159上端轴连接到转子支架的上法兰，具有适当长度，并装设有上导轴承和集电环。导轴承轴领套上端轴体上部，轴领的表面要进行抛光，作为上导轴承的滑动表面。上端轴体与轴颈之间要进行绝缘，以使轴系与导轴承的静止部分电气隔离，防止轴电流和产生轴承损坏。上端轴为中空结构，允许水轮机补气管道通过。轴的上端支撑着集电环。发电机上端轴五、龙滩发电机的特点上端轴连接到转子支架的上法兰，具有适当长度，并装设有上导轴承160转子采用无轴结构，由转子支架、磁轭和磁极等部件构成。转子支架为圆盘式结构，在现场焊接而成，转子支架由中心体和支臂部分组成，在工地进行组装焊接。支架上设有足够数量的孔洞，以满足发电机通风的要求和具有良好的导风性能。转子绝缘等级为F级。转子五、龙滩发电机的特点转子采用无轴结构，由转子支架、磁轭和磁极等部件构成。转子支架161

中心体

上端面

斜臂

下端面

转子支架五、龙滩发电机的特点

中心体

上端面

斜臂

下端面转子支架五、162上端轴

连接螺栓

中心体

连接螺栓定位销

转子磁轭

转子磁极

下端轴

转子结构简图五、龙滩发电机的特点上端轴

连接螺栓

中心体

连接螺栓转子结构简图五、龙滩发电163磁轭由高强度经钝化处理的冷轧薄钢板组装成的坚实结构；磁极包括磁极铁芯、磁极绕组和阻尼绕组。在磁极表面有一些槽，槽内放上铜条，并用端环将所有铜条连在一起构成阻尼绕组。其作用是抑制短路电流和减弱电机振荡。磁轭采用高强度合金钢冲片，用拉紧螺栓拉紧，以形成一个整体，在现场叠压。磁极与磁轭的连接采用双“T”尾键挂接。转子在现场进行组装。转子磁轭五、龙滩发电机的特点磁轭由高强度经钝化处理的冷轧薄钢板组装成的坚实结构；磁极包括164

护板

上压板

拉压紧螺栓及螺母

转子磁轭

磁轭键

下压板转子磁轭示意图五、龙滩发电机的特点

护板

上压板

拉压紧螺栓及螺母

转子磁轭

磁轭键165磁极铁芯采用由拉紧