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ag百家了乐八大技巧水轮发电机结构及工作原理介
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  水轮发电机结构及工作原理介 绍 二零一四年七月 水电厂生产简图: 混流式剖面: 水力发电示意: 轴流式剖面 贯流式剖面 一、水轮发电机组基本工作原理 上游大坝蓄水具有位能,具有压力的水流经拦污栅、进水口检修闸门、工 作闸门及发电引水钢管进入水轮机蜗壳,初步形成环流,再经座环固定导 叶分流后均匀地进入活动导叶,活动导叶开度的大小调节转轮的水流量, 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;水轮机大轴把转轮的转动力矩传给与 水轮机大轴连接的发电机转子,并带动发电机转子转动,当发电机转子绕 组中通以直流电,形成磁场同时由转子旋转而产生旋转磁场。发电机定子 绕组因切割转子的旋转磁场,而在发电机三相定子绕组中产生交变感应电 势。当发电机三相定子绕组输出回路接负载时就产生交变三相电流,此交 变电流产生的磁场在发电机定子、转子形成旋转磁场,并且定子绕组产生 的旋转磁场与发电机转子的旋转磁场同向,同速,当发电机转子磁极对数 p一定时,发电机的转速n与电势的频率f有严格不变的关系,即同步关系, f=p·n/60;其中f----同步发电机电势的频率(Hz);p----同步发电机的磁 极对数;n----同步发电机转子的转速(r/min)。 1、水能转化为机械能 1)进入水轮机的水能控制P=9.81QHη,根据能量守恒,要改 变P,必须 调节进入水轮机的流量或者改变水头。因为水头调节范围较小(431m— 440m),汛期留有防洪库容,水头调节范围更小(431m—435m)。所以 一般通过调节进入水轮机的流量来改变P。通过改变活动导叶开度这一途 径来调节进水量或切断水流。导叶的操作力来自液压接力器,而液压接力 器则受调速器来控制。 2)水电厂电能生产及送出示意图:天然水流—坝—水库—取水口—压力钢 管—水轮机—发电机—输变电装置—用户 3)流量的调节过程:调节命令(上位机)—机组现地LCU—调速器电气部 分—调速器机械部分—液压接力器—控制环—导叶拐臂—导叶开度改变—改 变进入水轮机的流量。 4)请写出有功功率与水头和流量的关系式。 5)请说出我厂设计防洪水位是多少? 6)请简要说明进入水轮机流量调节过程? 2、机械能转变为电能 水流驱动水轮机转动带动同轴发电机转动 1)发电机工作基本原理—电磁感应原理,导线切割磁力线将感应电动 势,闭合导线产生交 变电流。在工程上由于电枢绕组庞大,故电厂一 般采用移动磁力线去切割固定不动的电 枢绕组。当定子绕组流过三相交流电流以后产生一个旋转磁极,该磁极的转速称为同步转 速,旋转磁极与转子磁极产生相互作用力,二者之间的角度决定了力的大小(有功负荷大 小)和性质(发电机或电动机)。发电机的转速n与电势的频率f有严格不变的关系,即同 步关系,f=p*n/60。 2)发电机调压过程:由电磁感应定律E=L*dφ/dt可知改变等式右侧任意一个参数就可以改变 感应电势E,但一般L不可改变,同步发电机磁力线切割速度不可改变,所以一般通过改变 磁通强度(磁力线密度)来调整电压,要改变磁通强度必先改变励磁电流强度,也就是平 时改变可控硅导通角。 3)电压调整过程:电压调整命令—现地LCU—可控硅导通角—转子电压—转子电流—磁通— 感应电动势改变 4)我厂机组额定转速为93.75r/min,请计算有多少对磁极? 1. 混流式 2. 轴流式 低水头轴流式水轮机转轮 高水头轴流式水轮机转轮 3. 其他 斜 流 式 水 轮 机 水泵水轮机转轮 控制环 导叶连杆 活动导叶 导水机构 导叶套筒 顶盖 底环 4. 发电机 机组转子吊装 ? 水轮发电机组的型式 – 按布置方式分:可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。ag百家了乐八大技巧 – 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悬式发电机,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。 – 按冷却方式分:可分为空气冷却和水冷却两种 。 ? 水轮发电机的主要作用 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。 ? 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。 水轮发电机定子结构 ? 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。 线圈 铁心 机座 立轴水轮发电机定子结构 定 子 中性点串联 变出口 空冷器支架 空冷器 暖风窗 定子绕组 出口母线 定子铁芯 定子机座 ? 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。 – 机座应有足够的刚度,同时还应能适应 铁心的热变形。ag百家了乐八大技巧 ? 铁芯 – 定子铁芯是定子的一个重要部件,由扇形冲 片、通风槽片、定位筋、齿压板,拉紧螺杆 及固定片等零部件装压而成。 – 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。 ? 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。 定子叠片加固 ? 水轮发电机的转子是转换能量和传递转矩的 主要部件,一般由主轴、转子支架、磁轭、 磁极等部件组成。 立轴水轮发电机转子结