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以空气为冷却介质，使其在发电机内部及外部流动，通过空气冷却器的热交换，降低发电机温度的水轮发电机。 空气流动循环方式 有密闭式和敞开式两种。 （1）密闭式。它是由转子风扇及转子转动的风扇作用，使转子磁极及定子线圈、铁芯的热量鼓向定子外部，热空气通过空气冷却器冷却再进入发电机内部。 （2）敞开式。包括开敞式和管道式。利用发电机周围环境空气自流冷却，从发电机外部吸入冷空气冷却发电机内部，将发电机内部产生的热空气直接或经管道排至发电机外部。 大中型机组多采用密闭式，小型机组有的采用敞开式。 通风系统 按空气流动的方向，一般有径向、轴向及径轴向3种方式。
图1 无风扇径向通风方式
（1）径向通风方式。由转子旋转产生风压，迫使冷空气流经转子铁芯、定子铁芯的通风沟，将热空气带走。这种方式有无风扇结构和有风扇结构。①无风扇结构见图1。冷空气径向进入转子、定子、空气冷却器后，分成上下两路再进入转子。这种方式无风扇，结构简单，散热均匀。②有风扇径向通风方式，见图2。冷空气除由转子转动产生风压外，还由装在转子上的风扇，将空气鼓入定子。这两种方式均常为大中型机组采用。
图2 有风扇径向通风方式
（2）轴向通风方式。这种方式装有轴流式风扇，使冷空气轴向进入转子、定子，轴向流出，见图3。
图3 轴向通风方式
（3）径轴向通风方式。使冷空气径向流入，轴向经转子、定子流出，见图4。
图4 径轴向通风方式
主要元件 风冷系统的主要元件为风扇和空气冷却器。 风扇是水轮发电机辅助风压头的主要元件，主要有径向离心式、后倾离心式和旋桨式。过去多采用离心式风扇，现多采用无风扇结构。 空气冷却器是热交换的主要元件，由若干根外绕螺旋铜丝的铜管组成，管内通以冷却水，管外通过热空气，以水冷却热空气。有的用冷挤压铝管作为冷却管。冷却水温一般在28℃以下，每千瓦小时耗水量约0.2～0.4m3。大中型水轮发电机一般装8～12个空气冷却器。 截至2000年，二滩水电站水轮发电机单机额定容量为612mV·A，功率因素0.9，为世界上第三大空冷式水轮发电机，仅次于委内瑞拉古里水电站、美国大古力水电站水轮发电机。
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