水車、特に垂直型水車の回転速度は比較的低速です。50Hzの交流を発電するために、水車発電機は多極対磁極構造を採用しています。毎分120回転の水車発電機の場合、25極対の磁極が必要となります。磁極が多すぎると構造が分かりにくくなるため、このコースウェアでは12極対の磁極を持つ水車発電機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ます。図1は発電機の磁気ヨークと磁極を示しています。磁極は磁気ヨークに設置され、磁極の磁力線の経路となります。発電機モデルはN極とS極の間に24個の磁極を持ち、各磁極には励磁コイルが巻かれています。励磁電力は、主軸端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（コレクタリングが励磁コイルに電力を供給する）によって供給されます。
磁気ヨークはローター支持部に取り付けられ、発電機主軸はローター支持部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ます。
発電機のステータコアは、磁気伝導性に優れたシリコン鋼板で作られており、ステータコイルを埋め込むためにコアの内周に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、三相巻線を形成します。各相巻線は複数のコイルで構成され、一定の法則に従って配置されています。
水力発電機はコンクリート製の水車橋脚に設置され、水車橋脚には水車台が設置されます。水車台は、水力発電機の固定子コアとシェルの設置基盤です。水車台のシェルには放熱装置が設置され、発電機の冷却空気の温度を下げます。また、下部フレームも橋脚に設置されます。下部フレームにはスラストベアリングが装備されており、発電機のローターを取り付けるために使用されます。スラストベアリングは、ローターの重量、振動、衝撃などの力に耐えることができます。
固定子コアと固定子コイルはベースに設置され、回転子は固定子の中央に挿入され、固定子との間に小さな隙間があります。回転子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。上部フレームが設置され、上部フレームの中央にガイドベアリングが設置されているため、発電機の主軸が揺れるのを防ぎ、中央位置に安定して保持されます。上部プラットフォームの床を敷設し、ブラシ装置または励磁モーターを設置した後、水力発電機モデルを設置します。
水力発電機の模型回転子の回転により、12サイクルの三相交流起電力が発生します。回転子の回転速度が毎分250回転のとき、発生する交流の周波数は50Hzです。
投稿日時: 2022年4月14日
