水轮发电机

　　发电机的形式很多，但其工作原理都是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。

图示：水力发电基本原理图

　　水轮发电机的基本工作原理是原动机(水轮机)的机械能转变成电能。从高处引水流进水轮机，通过水流与水轮机转轮的相互作用，水流就把自己的能量传给水轮机。水轮机获得能量后就开始旋转起来，把水能转换成了旋转的机械能。由于水轮机与发电机相连，于是发电机转子跟着水轮机仪器旋转，这样水轮机就把能量传递给了发电机，磁极旋转时，会改变线圈中的磁通，在线圈中产生电流。

　　水电发电厂都为同步电机，它能把原动机(水轮机)的机械能转变成电能，通过输电线路等设备送往用户。我们知道，导线切割磁力线能产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流通过，同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。

　　导线放在空心圆桶铁心槽里，铁心是固定不动的，称为定子。磁力线是由磁极产生的，磁极是转动的，称为转子。定子和转子是发电机最基本的部分。为了得到三相交流电，沿定子铁芯内圆每相隔120度分别放三相绕组A-X、B-Y、C-Z，转子上有励磁绕组(又称转子绕组)。通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生恒定的磁场。当转子被原动机拖动旋转时，定子绕组不断切割磁力线，就在其中感应出电动势。

01按布置方式分

　　分为卧式和立式两种。卧式水轮发电机适合中小型、贯流及冲击式水轮机;一般低、中速的大、中型机组多采用立式发电机。

02按推力轴承位置分

　　立式发电机又分为悬式和伞式两种。推力轴承位于转子上方的发电机称为伞式发电机，它适用于转速在100r/min以上；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。

03按照冷却方式分

　　可分为空气冷却和水冷却两种。

　　水轮发电机的主要作用是将水轮机的旋转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、高效运行起着至关重要的作用。

　　水轮发电机主要由定子、转子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器等部件组成。

01卧式结构

　　卧式结构的水轮发电机通常有冲击式水轮机驱动。卧式水轮机组通常采用两个或三个轴承。两个轴承的结构其轴向长度短，结构紧凑，安装调整方便。但当其轴系临界转速不能满足要求或轴承负荷较大时，这需要采用三轴承结构。国产卧式水轮机发电机组大部分属于中小型机组。而容量为12.5MW的大型卧式机组也有生产，国外生产的卧式水轮发电机组，容量在60--70MW的并不罕见，而用抽水蓄能电站的卧式水轮发电机组，单机容量可达300MW。

02立式结构

　　国产水轮发电机组广泛采用立式结构。立式水轮发电机组通常由混流式或轴流式水轮机驱动。立式结构又可分为悬式和伞式。发电机推力轴承位于转子上部的统称为悬式，位于转子下部的统称为伞式。

03贯流式结构

　　贯流式水轮发电机组由贯流式水轮机驱动。贯流式水轮机是一种带有固定或可调转轮叶片的轴流式水轮机的特殊型式。它的主要特征是转轮轴线采取水平或倾斜布置，并与水轮机进水管和出水管水流方向一致。贯流式水轮发电机具有结构紧凑，重量轻的优点，广泛用于低水头的电站中。

　　水电作为可再生能源在世界能源中占有越来越重要的位置，近年来我国水电开发进程明显加快，继续加强水电建设、合理开发利用水能资源是保障我国能源供应的重要措施。

　　现在水轮发电机主要朝着提高单机容量向巨型机组发展，为了提高其可靠性和耐久性，在结构上采用不少新技术。例如为解决定子的热膨胀而用定子浮动结构、斜支承等，转子采用圆盘式结构。为解决定子线圈的松动，用弹性楔下垫条以防止线棒绝缘磨损。改进通风结构，减少风损和端部涡流损耗以进一步提高机组效率。