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水电站机电设备运行与技术问答

水轮发电机部分

1、立式水轮发电机由那些主要部件组成？其结构特点是什么？

答：水轮发电机一般由转子、定子、上机架、下机架、推力轴承、导轴承、空气

冷却器、励磁机及永磁机等主要部件组成。其中转子和定子是产生电磁作用的主

要部件，其他部件仅起支持或辅助作用。转子由主轴、转子支架、磁轭（轮环）

和磁极等部件组成；定子由机座、铁芯和绕组等部件组成。

由于电站的水头有限，水压力小，故转速不可能很高，一般在100-300r/min

左右，很难超过750r/min。与汽轮发电机相比，转速较低，由于转速低，要获得

50Hz的电能，发电机转子的磁极较多。

同时，为了避免产生几倍于正常水压的水击现象而要求导叶关闭时间较长，

但又要防止机组转速上升过高，因此要求转子具有较大的重量和结构尺寸，使之

有较大的惰性。

此外，为减少占地面积，降低厂房造价，大中型水轮发电机一般采用立轴。

总之，水轮发电机的特点是转速低、磁极多、转子为凸极式、结构尺寸和重

量都较大，大中型机组多采用立式。

2、水轮发电机铭牌上标示的型号、容量、电压、电流、转速、温升等都是什么意

义？

答：标示的型号是以定子铁芯外径、磁极个数及额定容量等用一定的格式排列来

表示的；而标示的容量、电压、电流、转速、温升等都是该台发电机的额定值。

即能保证发电机正常连续运行的最大限值，在此额定数据下运行时，发电机的寿

命可以达到预期的年限。

（1）额定电压：长用符号Ue表示，系指发电机在正常运行时长期安全工作的最

高的定子绕组的线电压，单位是kV。

（2）额定电流：常用符号Ie表示，系指发电机正常连续运行的最大工作电流。

就是说，当发电机其他各量都在额定情况下时，发电机以此电流值运行，其定子

绕组的温升不会超过允许的范围，单位是Ka。

（3）额定容量：常用符号Pe表示，指发电机在额定运行情况下，输出的有功功

率，单位是kW，它与额定电压和额定电流的关系为：

Pe=√3UeIecosφe

Cosφe发电机的额定功率因数，一般取0.85。

此外，额定容量也可以用发电机的视在功率（KVA）表示。

（4）额定转速：常用符号ne表示，指转子在正常运行时的转速，单位为r/min，

在一定的磁极数及频率下运行，转子的转速就是同步转速，即

ne=60fe/p

fe电压的额定频率，我国规定为50Hz

p磁极对数

（5）额定温升：常用符号T表示，指发电机某部分的最高温度与额定入口风温的

差值，额定温升的确定，与发电机绝缘等级以及测量温度的方法有关，我国规定

的额定入口风温为40℃。

3、同步发电机的“同步”是什么意义？同步电机的工作状态怎样？

答：发电机的定子和转子之间的空隙叫做气隙，电机运行时，在气隙里有定子和

转子两个磁场，当发电机三相定子绕组中定子电流产生的旋转磁场与转子以同速

度、同方向旋转时，称为“同步”。由于水轮机带动的发电机转子转速n总是等于

定子旋转磁场的同步转速n1的，故叫同步发电机。

在同步发电机中，一个是转子绕组流过的直流电流产生的转子磁场，一个是

定子三相绕组流过对称的三相交流电流时合成产生的定子磁场，他们都是旋转的，

所以叫旋转磁场，这两个旋转的磁场，转子在前，定子在后。在调相机或同步电

动机中，定子的旋转磁场在前，转子的在后，与发电机相反。

4、发电机定子的三相绕组一般为什么都接成星形接线？

答：在发电机定子绕组中的电势，除有50Hz的基波外，还有高次谐波，其中三次

EEE

谐波占主要成分，而三次谐波A3、B3、C3是同相位的；如果将发电机定子

绕组接成三角形接线，三角形接线中的三个三次谐波电势是相加的，这样，有一

个三次谐波电流i3在绕组内流动，就会产生额外损耗并使定子绕组发热，这是我

们不希望的。而采用星形接线就可以消除这个弊病，在星形接线中，因为三次谐

波电势都同时背向中性点或指向中性点，电流不能构成回路，所以三次谐波电流

i3流不通，虽然定子绕组中有三次谐波电势的存在，但在线电势中，他们相互抵

EE-E

消，例如AB3=A3B3=0，所以，发电机一般都接成星形接线。

5、什么叫力率？力率的进相和迟相是怎么回事？进相运行有什么不良影响？

答：常把水轮发电机的功率因数称之为力率。发电机