立式水輪發電機

以水輪機為原動機將水能轉化為電能的發電機。

沿革 世界第一座水電站於1878年建於法國。美洲第一座水電站於1882年建在美國威斯康星州，採用直流發電機。1889年後，開始使用三相交流發電機。此後，單機容量增長很快，1890年僅1.5萬kW,至1955年已能生產10.5萬kW的發電機。中國在1949年以前自製的水輪發電機單機容量不超過200kW,1949年以後電機工業獲得了蓬勃的發展，1958年已能生產7.25萬kW單機，1972年已製造出30萬kW雙水內冷水輪發電機。目前位於世界前列的大容量水輪發電機為大古力水電站的 71.8萬kVA定子水冷半傘式水輪發電機、伊泰普水電站 73.7萬kVA定子水冷半傘式水輪發電機和古里水電站 70.0萬kVA空冷傘式水輪發電機等。

分類 水輪發電機按軸線位置可分為立式與卧式兩類。大中型機組一般採用立式布置，卧式布置通常用於小型機組和貫流式機組。立式水輪發電機按導軸承支持方式又分為懸式和傘式兩種。傘式水輪發電機按導軸承位於上下機架的不同位置又分為普通傘式、半傘式和全傘式。懸式水輪發電機的穩定性比傘式好，推力軸承小，損耗小，安裝維護方便，但鋼材耗量多。傘式機組總高度低，可降低水電站廠房高度。卧式水輪發電機一般用於轉速大於375r/min的情況，以及一些小容量電站。

結構 水輪發電機由轉子、定子、機架、推力軸承、導軸承、冷卻器、制動器等主要部件組成（見圖）。定子主要由機座、鐵芯和繞組等部件組成。定子鐵芯用冷軋硅鋼片疊成，按製造和運輸條件可做成整體和分瓣結構。水輪發電機冷卻方式一般採用密閉循環空氣冷卻。特大容量機組傾向於以水作為冷卻介質，直接冷卻定子。如同時冷卻定子和轉子則為雙水內冷水輪發電機組。

主要參數 ①額定功率：用以表示水輪發電機的容量，以千瓦計。額定功率除以效率不應大於水輪機的最大軸出力。②額定電壓：水輪發電機的額定電壓需經技術經濟比較會同製造廠決定，當前水輪發電機的電壓從6.3kV到 18.0kV。容量越大則額定電壓越高。③額定功率因數：發電機的額定有功功率與額定視在功率之比，用cosφn表示，遠離負荷中心的水電站常採用較高的功率因數，功率因數增大則電機的造價可略降低。

發展趨勢 主要為提高水輪發電機的單機容量向巨型機組發展，為了提高其可靠性和耐久性，在結構上採用不少新技術。例如為解決定子的熱膨脹而用定子浮動結構、斜支承等，轉子採用圓盤式結構。為解決定子線圈的鬆動，用彈性楔下墊條以防止線棒絕緣磨損。改進通風結構，減少風損和端部渦流損耗以進一步提高機組效率。

參考書目

章名濤主編：《電機學》，下冊，科學出版社，北京，1964。