
【电】 water turbine generator
水轮发电机(Hydro-generator)是由水轮机驱动将机械能转换为电能的旋转式发电设备,其核心功能是实现水力资源向清洁电能的转化。根据《英汉机电工程词典》定义,该设备由水轮机、发电机、调速系统及励磁装置组成,英文表述为"hydraulic turbine-driven synchronous generator"(水轮机驱动的同步发电机)。
该设备的工作原理基于法拉第电磁感应定律,当水流推动水轮机转轮旋转时,通过联轴器带动发电机转子切割磁力线产生感应电动势。其额定转速计算公式为: $$ n = frac{60f}{p} $$ 式中n为转速(r/min),f为电网频率(50Hz),p为磁极对数。
根据水利部《水轮发电机组型号编制方法》(GB/T 15468-2020),主要类型包括混流式(Francis)、轴流式(Kaplan)、冲击式(Pelton)和贯流式(Bulb)四大类,其中混流式机组在国内水电项目占比超过65%。典型工程应用包含三峡电站700MW机组和白鹤滩电站1000MW级水轮发电机组,后者刷新了单机容量世界纪录。
水轮发电机是一种将水能转化为电能的装置,其核心原理是通过水轮机驱动发电机转子旋转,最终输出电能。以下是详细解释:
水轮发电机由水轮机(原动机)和发电机两大部分组成。水流冲击水轮机叶片,将水能转化为机械能,再通过转轴带动发电机转子旋转,完成机械能到电能的转换。主要部件包括转子、定子、机架、推力轴承等。
能量转换过程
水流通过水轮机时,水的位能(重力势能)转化为动能,推动水轮机转子旋转(机械能),再通过转轴驱动发电机转子切割磁场,产生感应电动势(电能)。
公式表示为:
$$
E = B cdot l cdot v
$$
其中,( E )为电动势,( B )为磁感应强度,( l )为导体长度,( v )为转子转速。
磁场作用
发电机转子磁极绕组通入直流电形成磁场,转子旋转时磁场变化,在定子绕组中感生交流电。
按水轮机类型分类
特点
主要用于水电站,是水能发电的核心设备。典型结构示例如下图(示意图):
水流 → 水轮机(机械能) → 发电机转子(电能) → 输电系统
如需进一步了解具体类型或技术参数,可参考国家能源局等权威来源。
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