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。

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年以前自制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裏水電站 70.0萬kVA空冷傘式水輪發電機等。

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佈置，卧式佈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。貫流式結構貫流式水輪發電機組由貫流式水輪機驅動。 ^[1]  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。它的主要特徵是轉輪軸線採取水平或傾斜佈置,並與水輪機進水管和出水管水流方向一致。貫流式水輪發電機具有結構緊湊,重量輕的優點,廣泛用於低水頭的電站中。

電磁方面：轉子不平衡磁拉力造成 ；

水力方面：尾水管水力脈動，導葉處渦流過大，汽蝕 ；

機械方面：發電機上下機架的振動，定子基座的振動。 ^[2] 

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。

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cosφ_n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。

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。