Page 215 - 新时期水利水电工程施工技术及其实践

第九章 水力发电技术

（二）发电机工作原理及构造

1. 概述
电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能
的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，
燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为

电能。发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。发电机的
形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一
般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产

生电磁功率，达到能量转换的目的。
发电机的分类可归纳如下：发电机（直流发电机、交流发电机）同步发电机、
异步发电机（很少采用）交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。

2. 结构及工作原理
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。
定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。
转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴

等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定
子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在
回路中，便产生了电流。

水轮发电机由水轮机驱动的发电机。由于水电站自然条件的不同，水轮发电
机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的
高速水轮发电机多采用卧式结构，而大、中型低速发电机多采用立式结构。由于

水电站多数处在远离城市的地方，通常需要经过较长输电线路向负载供电，因此
电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了较高的要求。具体包括：电机参数需
要仔细选择；对转子的转动惯量要求较大。所以，水轮发电机的外型与汽轮发电
机不同，它的转子直径大而长度短。水轮发电机组起动、并网所需时间较短，运

行调度灵活，它除了一般发电以外，特别适宜于作为调峰机组和事故备用机组。
水轮发电机组的最大容量已达 70 万 kW。
发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。

（三）发电机种类
发电机的分类可归纳如下：

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