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目 录1

前言1

第一章总论1

第一节概述1

第二节基本技术数据及要求16

一、额定容量SN16

二、额定电压UN16

三、额定功率因数cos？N16

四、额定转速nN17

五、飞逸转速nr18

六、飞轮力矩GD218

七、机械（或惯性）时间常数Tmec19

八、短路比Kc21

九、直轴瞬变电抗X′d21

十、调相容量及充电容量22

十一、阻尼绕组23

十二、励磁系统24

十三、冷却方式24

第三节安装结构型式选择25

一、卧式机组轴承布置25

二、悬式和伞式26

三、悬式和伞式的适用范围28

四、全伞式机组稳定计算28

第一节主要尺寸选择29

第二章电磁设计29

一、极距τ的选择30

二、定子铁心长度lt的确定35

第二节电负荷的选择36

第三节定子绕组型式的选择37

第四节定子槽数的选择38

一、按槽电流和电负荷选择槽数38

二、绕组对称40

三、每极每相槽数40

四、硅钢片合理剪裁50

五、对定子扇形片的叠装要求54

第五节定子绕组接线55

六、对定子绕组连接线的影响55

一、标准相带分数槽双层波绕组接线56

二、大小相带分数槽双层波绕组接线59

三、单层波绕组接线65

四、双层分数槽的绕组系数计算67

第六节定子槽形83

一、槽形尺寸83

二、槽绝缘结构84

第七节气隙长度选择100

第八节磁极铁心各部尺寸的选择100

一、极弧系数ap100

五、极身宽度bm101

四、极身高度hm101

三、极靴高度hp101

二、极靴宽度bp101

第九节阻尼绕组尺寸的选择102

一、阻尼条节距t2102

二、阻尼条直径dB103

三、阻尼环尺寸103

四、实心磁极103

第十节磁路计算104

一、磁路计算原则及要点104

二、各部磁通密度的选择104

三、空载特性计算105

第十一节负载磁动势计算106

一、图解法107

二、用功率特性曲线求取负载磁动势及运行特性107

第十二节励磁绕组尺寸的确定109

一、励磁绕组铜线总高度hcu109

二、励磁绕组裸铜排的高度af和宽度bf109

三、励磁绕组每极匝数Wf109

四、励磁绕组绝缘结构112

第十三节参数及时间常数112

一、参数标么值112

二、时间常数113

第十四节突然短路电流和电磁转矩计算115

一、突然短路时的电流115

三、主要参数的影响及典型数值115

二、突然短路电流计算公式117

三、突然短路时的电磁转矩117

第十五节损耗与效率119

一、效率119

二、损耗121

第十六节外型尺寸估算124

一、定子机座外径Dj124

二、发电机机坑直径Djk124

三、下机架跨距Ds124

四、负荷机架高度124

五、定子机座高度h2124

二、转子重量125

第十七节重量估算125

一、总重量125

第十八节电磁计算程序126

第三章定子结构与计算179

第一节机座181

一、机座主要尺寸的初步确定181

二、带铁心机座的刚度校核182

三、机座焊接与加工186

第二节定子铁心191

一、扇形冲片191

二、通风槽片195

三、定位筋、托块、拉紧螺杆及齿压板196

四、定子齿压板与拉紧螺杆的计算200

五、定位筋、托块焊缝应力计算204

六、定子铁心与机座热膨胀作用力计算208

七、定位筋焊接工艺212

八、定子铁心装压215

第三节定子线圈218

一、条式定子线圈计算218

二、双层叠绕组定子线圈计算226

三、定子线圈绝缘242

四、线圈的电晕、电腐蚀及其防止248

五、绕组固定253

六、线圈端部绝缘距离260

七、短路时绕组间的作用力261

第四节绕组接头264

一、直并头套连接264

二、斜并头套连接266

三、极间连接线266

四、线棒端部与铜环引线的连接268

五、绝缘盒268

第五节铜环引线270

一、铜环截面尺寸的确定270

二、铜环连接277

三、出线方式与铜环布置278

四、铜环紧固件281

第六节定子测温装置284

五、铜环绝缘284

一、定子基础件285

第七节定子基础板与基础螺杆285

二、螺栓、销钉及基础螺杆的强度计算286

三、基础压应力288

第八节定子事故288

第四章转子结构与计算289

第一节转轴289

一、转轴的结构型式和选择原则289

二、转轴材质291

三、转轴结构尺寸的确定及对其加工要求292

四、转轴强度计算297

六、转轴的临界转速计算299

五、转轴的挠度计算299

第二节转子支架306

一、转子支架的结构型式306

二、转子支架结构设计306

三、转子支架的焊接312

四、转子支架加工315

五、转子支架计算315

第三节转子磁轭346

一、结构型式346

二、扇形叠片磁轭装配的结构设计346

三、扇形磁轭冲片的叠片方式354

四、扇形叠片磁轭的固定360

五、磁轭的强度计算361

第四节磁极367

一、磁极固定方式367

二、磁极的结构设计367

三、磁极的应力计算385

第五节集电装置401

一、集电环401

二、电刷装置401

第五章推力轴承结构与计算405

第一节推力轴承的分类405

一、按支承结构划分405

二、按油循环冷却方式划分413

三、按推力瓦冷却方式划分417

第二节推力轴承的润滑计算418

一、扇形瓦推力轴承润滑计算418

二、推力轴承的润滑参数423

第三节推力轴承的支承结构427

一、刚性支承427

二、弹性油箱428

三、平衡块436

第四节推力轴承的循环冷却438

一、内循环438

二、外加泵外循环443

三、镜板泵外循环447

一、推力轴瓦456

四、润滑油456

第五节推力轴承的主要结构部件456

二、镜板464

三、推力头466

四、托盘468

五、绝缘垫469

第六节推力轴承的油密封470

一、油槽盖密封470

二、阻旋装置470

三、气囱471

四、挡油管密封471

二、油压顶起减载装置474

一、起动和停机的注意事项474

第七节推力轴承的使用474

第六章导轴承及座式轴承结构与计算478

第一节概述478

第二节结构型式和应用范围478

一、具有单独油槽的导轴承478

二、与推力轴承合用一个油槽的导轴承478

三、楔子板式导轴承480

第三节导轴承的设计要点和润滑计算480

一、导轴承的设计要点480

二、导轴承的润滑计算480

四、座圈488

三、套筒488

五、滑转子488

一、导轴承瓦488

第四节导轴承的主要结构部件488

二、导轴承支柱螺钉488

六、油冷却器491

第五节座式滑动轴承498

一、结构型式498

二、润滑方式和润滑油499

三、滑动轴承承载能力502

四、润滑计算503

第一节机架的结构507

一、机架的结构型式与分类507

第七章机架结构与计算507

二、机架的主要结构部件510

三、机架的适应变形结构511

四、对机架的制造工艺要求515

第二节负荷机架的计算516

第八章通风冷却与热计算522

第一节水轮发电机的冷却方式522

第二节水轮发电机的通风系统522

一、开启式自通风系统522

二、管道式通风系统523

三、闭路自循环通风系统523

第三节水轮发电机的通风计算528

一、简易通风计算528

二、水轮发电机通风计算531

第四节通风元件的选择545

一、风扇545

二、转子磁轭风沟569

三、定子径向风沟569

四、转子盖板569

五、挡风板572

第五节通风损耗573

第六节水轮发电机的热计算573

一、定子各部分温升计算574

二、考虑负序电流影响时励磁绕组和阻尼绕组的温升计算577

一、空气冷却器584

第七节空气冷却器与暖风窗装置584

二、暖风窗601

第九章内部冷却水轮发电机的设计问题608

第一节概述608

一、水轮发电机的极限容量608

二、内部冷却水轮发电机的发展概况609

三、内部冷却水轮发电机的经济性613

第二节水内冷水轮发电机的设计特点615

一、水内冷水轮发电机的利用系数615

二、发电机几何尺寸、主要参数与损耗之间的关系615

第三节水内冷水轮发电机定、转子绕组的热计算620

一、定子绕组的热计算620

二、转子绕绕组的的热计算622

一、定子绕组的流体阻力计算623

第四节水内冷水轮发电机定、转子绕组的流体阻力计算623

二、转子绕组的流体阻力计算624

第五节水轮发电机转子绕组加强空气冷却625

一、转子绕组采用加强空气冷却的主要方式626

二、内部加强通风冷却的散热效果629

第六节水内冷水轮发电机结构设计631

一、水内冷水轮发电机总体结构631

二、水内冷水轮发电机定子线圈的结构设计631

三、水内冷水轮发电机转子线圈的结构设计642

四、定子铁心的水冷结构646

七、转子进、出水装置650

六、定子绕组的端部固定650

五、定子铁心压板的水冷结构650

八、转子水路系统654

九、绝缘引水管654

十、水接头657

十一、转子的测温装置662

第七节冷却水循环系统662

第八节水冷线圈的制造要点及运行与维护666

一、水接头的焊接666

二、对定子线圈的水压、流量和渗漏检查666

三、对转子线圈的水压、流量和渗漏检查667

四、空心导线的腐蚀及其防止668

五、对水质的要求669

第一节概述670

第十章贯流式水轮发电机结构与计算670

第二节贯流式水轮发电机的类型和特点671

一、分类671

二、特点675

第三节灯泡贯流式水轮发电机的电磁设计675

一、灯泡比的确定675

二、主要尺寸和电磁负荷的确定676

三、额定电压的选择677

四、额定功率因数cos？N和气隙长度δ677

五、飞轮力矩GD2和机械时间常数Tmec680

六、定子槽数的选择680

第四节灯泡式水轮发电机的结构设计680

一、总体布置680

二、灯泡式水轮发电机的主要结构部件684

第五节灯泡式水轮发电机的通风冷却与热计算692

一、通风系统692

二、通风结构693

三、增压冷却694

四、通风散热计算697

第六节励磁和辅助设备704

一、励磁方式选择704

二、制动方式705

三、灭火方式705

第七节安装和维护705

一、安装705

二、维护706

二、三相凸极式永磁发电机电磁计算程序707

一、三相凸极式永磁发电机707

第十一章水轮发电机的辅助设备707

第一节永磁发电机707

三、单相感应式永磁发电机716

四、单相感应式永磁发电机电磁计算程序716

五、永久磁钢725

第二节制动系统726

一、制动器729

二、电制动732

第三节灭火系统737

第四节油、水管路系统740

第五节电缆及测温元件740

三、气量747

二、水量747

一、油量747

第六节油量、水量和气量的确定747

第十二章水轮发电机安装749

第一节安装程序749

一、悬式和伞式水轮发电机的分装配及预装配749

二、悬式水轮发电机的一般安装程序749

三、伞式水轮发电机的一般安装程序750

第二节定子装配751

一、定子组合工艺及要求751

二、分瓣定子合缝下线752

三、定子线圈接头焊接754

四、定子绕组接头连接处的绝缘处理755

六、在工地叠片和下线的定子756

五、定子绝缘介电强度试验756

第三节转子装配757

一、轮彀套装757

二、轮臂连接759

三、磁轭装压759

第四节机架组合762

第五节轴瓦研刮762

一、推力瓦的研刮762

二、导轴承瓦的研刮763

第六节定、转子起吊763

一、定子起吊763

第七节发电机总装764

二、转子起吊764

一、定子安装765

二、转子安装765

三、机架安装766

四、推力轴承的安装767

五、机组轴线的测量及调整768

六、推力轴承调整受力774

七、机组中心的调整777

八、导轴承瓦间隙的确定777

第八节水轮发电机的动平衡778

一、概述778

二、校动平衡的方法778

一、轴承座的安装及轴瓦的研刮782

第九节卧式水轮发电机的安装782

二、定子和转子的安装784

三、轴线测量及调整787

四、轴瓦各部分间隙的测量及调整790

第十三章水轮发电机试验793

第一节试验项目793

第二节绕组对机壳及其相互间绝缘电阻测定794

第三节绕组在实际冷却状态下直流电阻的测定795

第四节电枢绕组绝缘直流介电强度试验与泄漏电流测量796

第五节电机绕组绝缘交流介电强度试验797

第六节电机绕组匝间绝缘介电强度试验799

第七节定子铁损试验800

第八节 空载特性测定802

第十节轴承温度测定803

第九节三相稳态短路特性测定803

第十一节轴承绝缘电阻测定804

第十二节轴电压测定804

第十三节效率及损耗测定805

一、间接法——损耗分析法805

二、惰转法806

三、量热法807

第十四节温升试验808

第十五节短时过电流试验811

第十六节额定励磁电流和电压变化率测定811

第十七节电压波形正弦性畸变率和电话谐波因数（THF）的测定813

一、空载短路特性作图法求直轴同步电抗Xd和短路比Kc814

第十八节水轮发电机参数测定814

二、定子漏抗Xσ815

三、零序电抗X0816

四、负序电抗X2817

五、低转差法求直轴同步电抗Xd及交轴同步电抗Xq818

六、反励磁试验求交轴同步电抗Xq819

七、静测法求直轴超瞬变电抗X″d和交轴超瞬变电抗X″q819

八、三相突然短路试验求X′d、X″d、T′d、T″d、Ta和Iamax821

九、电压恢复试验求X′d、X″d及T′d0823

十、空载－短路特性、零功率因数过励法求保梯电抗Xp824

第十九节电压波形的谐波数学分析法824

一、高压电机带电测温827

第二十节带电测温827

二、低压电机带电测温830

第二十一节超速试验831

附录832

1 一些国家的水能资源和开发情况832

2 水轮发电机基本技术条件（JB861-82）833

3 水轮发电机大部件运输840

4 次谐波引起的电磁振动计算公式844

5 空载电压波形畸变率计算852

6 电话谐波因数（THF）计算857

7计算弦长用的数据表860

参考文献870