水輪發(fā)電機結構組成及作用
水能發(fā)電機組分兩大部分,水輪機和發(fā)電機。 水輪機由閥門、蝸殼、導水葉、轉輪、尾水管等部件構成; 發(fā)電機通常由主軸,軸承,定子、轉子等部件構成。 水經閥門、蝸殼、導水葉、轉輪、尾水管流出,帶動轉輪旋轉。 轉輪通過主軸、軸承帶動發(fā)電機轉子在定子中旋轉,使轉子成為一個旋轉磁場,定子線圈做切割磁力線的運動,從而產生感應電勢,產生電流發(fā)電,把水的勢能轉變?yōu)殡娔堋?
水輪發(fā)電機的種類及原理是什么
以水具有的重力勢能轉變成動能的水沖水輪機,水輪機即開始轉動,若我們將發(fā)電機連接到水輪機,則發(fā)電機即可開始發(fā)電。如果我們將水位提高來沖水輪機,可發(fā)現(xiàn)水輪機轉速增加。因此可知水位差愈大則水輪機所得動能愈大,可轉換之電能愈高。這就是水力發(fā)電的基本原理。
能量轉化過程是:上游水的重力勢能轉化為水流的動能,水流通過水輪機時將動能傳遞給汽輪機,水輪機帶動發(fā)電機轉動將動能轉化為電能。因此是機械能轉化為電能的過程。
由于水電站自然條件的不同,水輪發(fā)電機組的容量和轉速的變化范圍很大。通常小型水輪發(fā)電機和沖擊式水輪機驅動的高速水輪發(fā)電機多采用臥式結構,而大、中型代速發(fā)電機多采用立式結構。由于水電站多數處在遠離城市的地方,通常需要經過較長輸電線路向負載供電,因此,電力系統(tǒng)對水輪發(fā)電機的運行穩(wěn)定性提出了較高的要求:電機參數需要仔細選擇;對轉子的轉動慣量要求較大。所以,水輪發(fā)電機的外型與汽輪發(fā)電機不同,它的轉子直徑大而長度短。水輪發(fā)電機組起動、并網所需時間較短,運行調度靈活,它除了一般發(fā)電以外,特別適宜于作為調峰機組和事故備用機組。
水電廠的發(fā)電機都為同步電機,它能把原動機(水輪機)的機械能轉變成電能。當轉子被原動機拖動旋轉時,定子繞組不斷切割磁力線,就在其中感應出電動勢。導線切割磁力線能產生感應電動勢,將導線連成閉合回路,就有電流通過,同步發(fā)電機就是利用電磁感應原理將機械能轉變?yōu)殡娔艿摹?/p>
發(fā)電機分為直流發(fā)電機和交流發(fā)電機兩大類。后者又可分為同步發(fā)電機和異步發(fā)電機兩種。現(xiàn)代發(fā)電站中最常用的是同步發(fā)電機。這種發(fā)電機的特點是由直流電流勵磁,既能提供有功功率,也能提供無功功率,可滿足各種負載的需要。異步發(fā)電機由于沒有獨立的勵磁繞組,其結構簡單,操作方便,但是不能向負載提供無功功率,而且還需要從所接電網中汲取滯后的磁化電流。因此異步發(fā)電機運行時必須與其他同步電機并聯(lián),或者并接相當數量的電容器。這限制了異步發(fā)電機的應用范圍,只能較多地應用于小型自動化水電站。
水輪發(fā)電機結構形式有以下幾種:
1)臥式結構 臥式結構的水輪發(fā)電機通常有沖擊式水輪機驅動。
2)立式結構 國產水輪發(fā)電機組廣泛采用立式結構。立式水輪發(fā)電機組通常由混流式或軸流式水輪機驅動。立式結構又可分為懸式和傘式。發(fā)電機推力軸承位于轉子上部的統(tǒng)稱為懸式,位于轉子下部的統(tǒng)稱為傘式。
3)貫流式結構貫流式水輪發(fā)電機組由貫流式水輪機驅動。貫流式水輪機是一種帶有固定或可調轉輪葉片的軸流式水輪機的特殊型式。它的主要特征是轉輪軸線采取水平或傾斜布置,并與水輪機進水管和出水管水流方向一致。貫流式水輪發(fā)電機具有結構緊湊,重量輕的優(yōu)點,廣泛用于低水頭的電站中。
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