
【電】 water turbine generator
水輪發電機(Hydro-generator)是由水輪機驅動将機械能轉換為電能的旋轉式發電設備,其核心功能是實現水力資源向清潔電能的轉化。根據《英漢機電工程詞典》定義,該設備由水輪機、發電機、調速系統及勵磁裝置組成,英文表述為"hydraulic turbine-driven synchronous generator"(水輪機驅動的同步發電機)。
該設備的工作原理基于法拉第電磁感應定律,當水流推動水輪機轉輪旋轉時,通過聯軸器帶動發電機轉子切割磁力線産生感應電動勢。其額定轉速計算公式為: $$ n = frac{60f}{p} $$ 式中n為轉速(r/min),f為電網頻率(50Hz),p為磁極對數。
根據水利部《水輪發電機組型號編制方法》(GB/T 15468-2020),主要類型包括混流式(Francis)、軸流式(Kaplan)、沖擊式(Pelton)和貫流式(Bulb)四大類,其中混流式機組在國内水電項目占比超過65%。典型工程應用包含三峽電站700MW機組和白鶴灘電站1000MW級水輪發電機組,後者刷新了單機容量世界紀錄。
水輪發電機是一種将水能轉化為電能的裝置,其核心原理是通過水輪機驅動發電機轉子旋轉,最終輸出電能。以下是詳細解釋:
水輪發電機由水輪機(原動機)和發電機兩大部分組成。水流沖擊水輪機葉片,将水能轉化為機械能,再通過轉軸帶動發電機轉子旋轉,完成機械能到電能的轉換。主要部件包括轉子、定子、機架、推力軸承等。
能量轉換過程
水流通過水輪機時,水的位能(重力勢能)轉化為動能,推動水輪機轉子旋轉(機械能),再通過轉軸驅動發電機轉子切割磁場,産生感應電動勢(電能)。
公式表示為:
$$
E = B cdot l cdot v
$$
其中,( E )為電動勢,( B )為磁感應強度,( l )為導體長度,( v )為轉子轉速。
磁場作用
發電機轉子磁極繞組通入直流電形成磁場,轉子旋轉時磁場變化,在定子繞組中感生交流電。
按水輪機類型分類
特點
主要用于水電站,是水能發電的核心設備。典型結構示例如下圖(示意圖):
水流 → 水輪機(機械能) → 發電機轉子(電能) → 輸電系統
如需進一步了解具體類型或技術參數,可參考國家能源局等權威來源。
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