水力発電機の構造組立

水力タービンの回転速度は比較的低く、特に立方水力タービンではその傾向が顕著です。50Hzの交流電流を生成するために、水力タービン発電機は複数の磁極対を持つ構造を採用しています。毎分120回転の水力タービン発電機の場合、25対の磁極が必要となります。磁極が多すぎると構造が見づらくなるため、本稿では12対の磁極を持つ水力タービン発電機のモデルを紹介します。
水力発電機の回転子は突極構造を採用している。図1は発電機のヨークと磁極を示す。磁極は磁気ヨーク上に設置されている。磁気ヨークは磁極の磁力線の経路となる。各磁極には励磁コイルが巻かれており、励磁電力は主軸端部に設置された励磁発電機、または外部サイリスタ励磁システム（コレクタリングを介して励磁コイルに供給される）によって供給される。
ヨークは回転子ブラケットに取り付けられ、発電機の主軸は回転子ブラケットの中央に取り付けられ、励磁発電機またはコレクターリングは主軸の上端に取り付けられる。
発電機の固定子鉄心は、磁気伝導性に優れたケイ素鋼板でできています。鉄心の内円には、固定子コイルを埋め込むための多数のスロットが均等に配置されています。
ステータコイルはステータスロットに埋め込まれて三相巻線を形成し、各相巻線は複数のコイルで構成され、一定の規則に従って配置されている。

水力発電機はコンクリート製の機械台座に設置され、その上に機械ベースが設置されます。機械ベースは、水力発電機の固定子鉄心と筐体の設置場所であり、発電機の冷却空気の温度を下げる役割を果たします。また、機械台座には下部フレームも設置され、下部フレームには発電機の回転子を取り付けるためのスラストベアリングが備えられています。スラストベアリングは、回転子の重量、振動、衝撃などの力に耐えることができます。
ステータ鉄心とステータコイルをフレームに取り付け、ローターをステータの中央に挿入し、ステータとの間にわずかな隙間を設けます。ローターは下部フレームのスラストベアリングによって支持され、自由に回転できます。上部フレームを取り付け、上部フレームの中央にガイドベアリングを取り付けます。ガイドベアリングは発電機の主軸の揺れを防ぎ、中央位置に安定して保持します。上部プラットフォームの床を敷き、ブラシ装置または励磁モーターを取り付け、水力発電機モデルを設置します。
水力発電機モデルのローターが1回転すると、12サイクルの三相交流起電力が発生します。ローターが毎分250回転で回転する場合、交流の周波数は50Hzです。