Luận án Khảo sát các chế độ vận hành của máy phát điện trong hệ thống điện

CHƯƠNG 1 MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Máy phát điện là một trong những thiết bị điện từ gồm: mạch điện và mạch từ liên hệ với nhau. Mạch từ gồm các bộ phận dẫn từ và khe hở không khí. Mạch điện gồm có hai hay nhiều dây quấn có thể chuyển động tương đối với nhau cùng với các bộ phận mang chúng. Máy phát điện thực hiện biến đổi cơ năng thành điện năng, trong đó phần cơ sơ cấp có thể là các tuabin hơi, tuabin khí hoặc tuabin nước … Sự biến đổi cơ điện trong máy phát điện dựa trên nguyên lý về cảm ứng điện từ. Nguyên lý này cũng đặt cơ sở cho sự làm việc của các bộ biến đổi cảm ứng dùng để biến đổi điện năng với những giá trị của thông số này (điện áp, dòng điện, …) thành điện năng với những giá trị của thông số khác. Máy phát Bộ kích từ Hình 1.1.Máy phát điện đồng bộ 3 pha. 1.1.Máy phát điện đồng bộ: Máy điện đồng bộ là máy điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n bằng với tốc độ quay của từ trường n1 trong máy. Máy điện đồng bộ có hai dây quấn :dây quấn phần ứng được bố trí trên stato còn được gọi là dây quấn stato, các cuộn dây phần ứng được thiết kế nhằm tao ra điện áp ba pha cân bằng; dây còn lại là dây quấn kích từ đặt bên phía rôto. Ở chế độ xác lập máy điện đồng bộ có tốc độ quay rôto luôn không đổi khi tải thay đổi. Bộ phận kích từ cần một lượng công suất nhỏ khoảng 0.2 -3% công suất của máy. Rôto được trang bị với một hay nhiều vòng dây ngắn mạch có tác dụng như là những vòng dây chống rung. Rôto được quay bởi động cơ sơ cấp với tốc độ xác định và được kích từ bằng dòng điện một chiều. Dây quấn kích từ có thể được cấp điện qua hệ thống vành trượt và chổi than từ những máy phát điện một chiều gắn cùng trục với rôto. Tuy nhiên những hệ thống kích từ hiện đại thường sử dụng máy phát điện xoay chiều và chỉnh lưu, được gọi là hệ thống kích từ không chổi than. Hệ thống kích từ có nhiệm vụ duy trì điện áp máy phát và điều khiền công suất phản kháng truyền tải từ máy phát vào hệ thống. Rôto của máy phát đồng bộ có hai loại: rôto cực ẩn và rôto cực lồi. Rôto cực ẩn có khe hở không khí giữa stato và rôto là đều và dây quấn kích từ được đặt trong các rãnh rôto. Những máy phát thuộc rôto được quay bởi tuabin hơi và thường được chế tạo để vận hành với tốc độ cao là 3000 vòng/phút hay 1500 vòng/phút (tương ứng với máy có 2 và 4 cực ở tần số 50Hz). Rôto cực ẩn có đường kính nhỏ và dài được giới hạn bởi lực ly tâm. Khỏang 70% máy phát điện đồng bộ là rôto cực ẩn và có công suất từ 150 đến 1500 MVA. Rôto cực lồi có khe hở không khí giữa stato và rôto không đồng đều, dây quấn kích từ được quấn xung quanh thân cực từ. Rôto cực lồi có nhiều cực từ, tốc độ quay thấp, vì vậy khác với rôto cực ẩn, rôto cực lồi có đường kính lớn và ngắn. Những máy phát thuộc rôto cực lồi thường được sử dụng trong nhà máy thủy điện và được chạy bằng tuabin nước. 1.1.1.Cấu tạo máy phát điện đồng bộ: Cấu tạo máy phát điện đồng bộ gồm ba phần: phần cảm, phần ứng và hệ thống kích từ. Phần cảm thường là phần quay (rôto), phần ứng thường là phần tĩnh (stato) cũng có thể chế tạo với phần cảm là phần tĩnh (trong trường máy phát điện đồng bộ công suất nhỏ) nhưng phổ biến nhất vẫn là phần cảm quay. Vòng đệm Chất cách điện Rôto có giá đỡ với tuabin và ổ trục của máy phát Stato của máy phát Hình 1.2.Máy phát điện đồng bộ 3 pha công suất lớn. Máy phát điện đồng bộ ba pha hai cực đơn giản hoá được minh họa trong hình 1.3. Stato gồm ba cuộn dây aa’, bb’, cc’ được đặt lệch nhau một gốc 1200 điện. Các dây quấn kiểu tập trung, bước đủ trên hình 1.3 biểu diễn cho các dây quấn rãi để tạo ra sức điện động hình sin tập trung trên các trục từ của các pha tương ứng. Khi rôto được kích từ, sẽ tạo ra từ thông ở khe hở không khí bởi từ thông f trên mỗi cực từ quay với vận tốc gốc vt không đổi, từ thông f móc vòng qua dây quấn stato và dây quấn rôto biến thiên theo vt, với vt là góc giữa trục từ của dây quấn aa’ và trục từ rôto. Từ thông móc vòng với cuộn dây aa’ có vòng sẽ đạt giá trị lớn nhất bằng Nf tại vt = 0 và bằng 0 tại vt = p/2. Hình 1.3.Máy phát điện đồng bộ ba pha hai cực được đơn giản hoá. Giả sử cuộn dây được bố trí sao cho từ thông móc vòng la sẽ biến thiên theo hình cosin của góc vt. Vậy từ thông móc vòng với cuộn dây aa’ là: la = Nfcosvt (1.1) Sức điện động cảm ứng trong cuộn dây aa’ được xác định bởi định luật Faraday: (1.2) Trong đó : Và trị hiệu dụng : (1.3) Trong đó: f tính bằng Hz. Trong các máy phát điện xoay chiều thực tế, các cuộn dây mỗi pha thường được quấn rãi trong các rãnh stato và với bước ngắn Kv, gọi là hệ số dây quấn. Hầu như, các dây quấn ba pha đều có Kv vào khoảng 0,85 đến 0,95.Việc dùng dây quấn rãi cũng như biện pháp rút ngắn bước dây quấn đem lại nhiều lợi điểm: tiết kiệm được dây đồng cũng như cải thiện được dạng sóng sức điện động. Vì vậy, trị hiệu dụng của sức điện động cảm ứng trong một pha được tính theo công thức: E = 4,44Kv fNf (1.4) Khi rôto quay với vận tốc xác định, từ trường của rôto sẽ cắt các dây quấn phần ứng stato và cảm ứng suất điện động xoay chiều hình sin ba pha lệch nhau một góc 2p/3. Tần số của sức điện động cảm ứng phụ thuộc vào tốc độ của rôto và số cực từ của máy. Tần số của sức điện động cảm ứng được tính bởi: (1.5) Trong đó: n là tốc độ của rôto hay tốc độ đồng bộ được tính bằng vòng/phút. Trong điều kiện bình thường máy quay cùng tốc độ đồng bộ với lưới điện và tạo ra dòng điện ba pha cân bằng trong phần ứng. Giả sử dòng trong pha a trễ pha so với sức điện động ea một góc w được xác định bởi đường thẳng mn trong hình 1.3, các dòng điện phần ứng tức thời sẽ là: Ia = Imaxsin(vt - w) Ib = Imaxsin(vt - w - 2p/3) (1.6) Ic = Imaxsin(vt - w - 4p/3) Theo (1.2) sức điện động cảm ứng ea sẽ đạt gía trị lớn nhất khi trục từ rôto nằm dọc theo pha a. Vì ia chậm sau ea một góc w , nên khi đường thẳng mn trùng với trục của cuộn dây aa’, dòng trong pha a sẽ đạt đến giá trị lớn nhất. Tại thời điểm bất kỳ, cuộn dây của mỗi pha tạo ra sức từ động phân bố hình sin với đỉnh của nó dọc theo trục của cuộn dây pha tương ứng. Các sức từ động phân bố hình sin này có thể được đặc trưng bởi các vectơ trong không gian véctơ. Biên độ của các sức từ động phân bố hình sin fa(u) được đặc trưng bởi véctơ Fa dọc theo trục của pha a. Tương tự, biên độ của các sức từ động fb(u) và fc(u) được đặc trưng bởi các véctơ Fb và Fc dọc theo trục của các pha tương ứng. Biên độ của sức từ động tỉ lệ với giá trị tức thời của các dòng pha tương ứng, nghĩa là: Fa = Kia = KImaxsin(vt - w) = Fmsin(vt - w) Fb = Kib = KImaxsin(vt - w - 2p/3) = Fmsin(vt - w - 2p/3) (1.7) Fc = Kic = KImaxsin(vt - w - 4p/3) = Fmsin(vt - w - 4p/3) Ở đây, K là hệ số tỉ lệ với số vòng quay của mỗi pha phần ứng và là một hàm của loại dây quấn. Từ đó sức từ động phần ứng là véctơ tổng của các sức từ động thành phần ở trên. Một phương pháp thích hợp để tìm ra sức từ động tổng là chiếu các véctơ sức từ động thành phần ở trên lên đường thẳng mn, ta sẽ được các thành phần cùng pha và các thành phần lệch pha nhau một góc p/2. Các thành phần cùng pha được tính theo : F1 = Fmsin(vt - w)cos(vt - w) + Fmsin(vt - w -2p/3)cos(vt - w - 2p/3) + + Fmsin(vt - w - 4p/3)cos(vt - w - 4p/3) Dùng công thức lượng giác sinacosa = (1/2)sin2a, biểu thức ở trên trở thành : F1 =( Fm/2)[ sin2(vt - w) + sin2(vt - w -2p/3) + sin2(vt - w - 4p/3)] Công thức trên là tổng của ba hàm sin lần lượt khác nhau một góc là 2p/3, nên cộng lại bằng 0, nghĩa là F1= 0. Tổng các thành phần lệch pha nhau một góc p/2 là: F2 = Fmsin(vt - w)sin(vt - w) + Fmsin(vt - w -2p/3)sin(vt - w - 2p/3) + + Fmsin(vt - w - 4p/3)sin(vt - w - 4p/3) Aùp dụng công thức lượng giác sin2a=(1/2)(1- cos2a), công thức ở trên được viết lại như sau: F2 = (Fm/2)[3 – cos2(vt - w) + cos2(vt - w - 2p/3) + cos2(vt - w - 4p/3)] Tương tự, ở công thức trên có ba hàm cosin lần lược khác nhau một góc 2p/3 nên cộng lại bằng 0, suy ra: F2 = (3/2)Fm .Vì vậy biên độ của sức từ động phần ứng hay sức từ động stato được tính theo công thức sau : F2 = (3/2)Fm (1.8) Như vậy sức từ động phần ứng Fs có biên độ xác định, vuông góc với đường thẳng mn và quay cùng tốc độ với từ trường rôto Fr . Đặc trưng của máy điện đồng bộ là trục từ trường stato và trục từ trường rôto luôn có khuynh hướng thẳng hàng với nhau, khi sử dụng không gian véctơ để biểu diễn các trừơng hợp khác nhau, hoạt động giống như máy phát điện được biểu diễn trong hình 1.4. Khi rôto quay với tốc độ đồng bộ và dòng phần ứng bằng 0, thì sức từ động Fr sẽ tạo ra sức điện động không tải E trong mỗi pha của máy phát. Nghĩa là sức điện động không tải E tỉ lệ với dòng điện kích từ. Véctơ điện áp của pha a trễ pha so với sức từ động Fr một góc 908 , được biểu diển trong giản đồ véctơ ở hình 1.4. m n Fr Fs Fsr Ear Esr Ia E V RaIa jX1Ia jXarIa w dr dr d u Hình 1.4.Giản đồ véctơ cho một pha của máy phát rôto cực ẩn Đây là giản đồ véctơ chính để xây dựng mạch điện thay thế cho máy điện đồng bộ. Cần chú ý trong hình 1.4 rằng các véctơ sức từ động là các véctơ không gian trong khi các véctơ sức điện động là các véctơ thời gian. Khi các cuộn dây phần ứng tải dòng ba pha cân bằng thì sức từ động Fs được sinh ra vuông góc với đường thẳng mn. Tác động qua lại của từ trường stato và từ trường rôto được gọi là phản ứng phần ứng, gây ra ở khe hở không khí giữa stato và rôto một sức từ động Fsr . Véctơ sức từ động Fsr là tổng của hai véctơ sức từ động phần ứng Fs và sức từ động rôto Fr . Sức từ động tổng Fsr là nguyên nhân sinh ra từ thông fsr trong khe hở không khí và chính từ thông fsr này cảm ứng ra sức điện động không tải Esr . Sức từ động phần ứng Fs cảm ứng ra sức điện động Ear vuông góc với Fs , gọi là điện áp phản ứng phần ứng. Sức điện động Ear sớm pha hơn Ia một góc 900 và vì vậy có thể được đặc trưng bởi điện áp rơi trên điện kháng Xar bởi dòng Ia. Xar được gọi là điện kháng phản ứng phần ứng. Véctơ tổng E và Ear là Esr vuông góc với Fsr , đặc trưng cho sức điện động không tải. E = Esr + jXarIa (1.9) Điện áp đầu cực V bằng sức điện động Esr trừ đi điện áp rơi trên điện trở RaIa và điện áp rơi trên điện kháng rò X1Ia. Vì vậy: E = V + [Ra + j(X1 + Xar)]Ia (1.10) Hay E = V + [Ra + jXs]Ia (1.11) Trong đó, Xs = (X1 + Xar) được gọi là điện kháng đồng bộ. Cosin của góc giữa I và V, nghĩa là cosu được gọi là hệ số công suất tại đầu cực của máy phát. Góc giữa E và Esr bằng góc giữa sức từ động rôto Fr và sức từ động ở khe hở không khí Fsr , gọi là góc dr . Công suất được cung cấp bởi máy (the power developed by the machine) tỉ lệ với tích của Fr, Fsr và sin dr. Tùy theo vị trí của các sức từ động sẽ liên quan đến điều kiện hoạt động của máy điện đồng bộ. Khi Fr quay trước Fsr máy điện đồng bộ sẽ hoạt động như là động cơ. Vì E và Esr tỉ lệ tương ứng với Fr và Fsr, nên công suất cung cấp bởi máy tỷ lệ với tích của E, Esr và sindr. Góc dr được gọi là góc công suất. Đây là kết quả rất quan trọng vì nó liên quan đến góc thời gian giữa các véctơ sức điện động với góc không gian giữa các từ trường trong máy. Thường thì công suất cung cấp bởi máy được biểu diển bởi các đại lượng sức điện động không tải E, điện áp đầu cực V, và sind. Góc d xấp xỉ bằng với dr bởi vì trở kháng rò thì rất nhỏ so với điện kháng từ hóa. Do sự không tuyến tính của đường cong từ hoá, nên trị số của điện kháng đồng bộ không phải là hằng số. Điện kháng đồng bộ chưa bão hòa có thể được xác định từ các thí nghiệm hở mạch và ngắn mạch. Cho máy vận hành ở tại điện áp gần bằng điện áp đầu cực định mức, giả sử rằng khi máy chưa bão hòa thì đường cong từ hóa của nó là một đường thẳng đi qua góc tọa độ và điểm có giá trị điện áp tại đó bằng điện áp định mức trên đặc tính hở mạch. Để phân tích chế độ xác lập, cần biết được giá trị bão hòa của điện kháng đồng bộ tương ứng với điện áp định mức được dùng. Mạch điện thay thế một pha của máy phát rôto cực ẩn đơn giản được trình bày trên hình 1.5. Điện trở phần ứng thông thường rất nhỏ hơn điện kháng đồng bộ nên được bỏ qua. Mạch điện tương đương liên thông với hệ thống vô cùng lớn được trình bày trên hình 1.6, và (1.11) được rút gọn thành. E = V + jXsIa (1.12) Hình 1.5.Mạch điện tương đương của máy điện đồng bộ E V jXs Ia Hình 1.6.Máy điện đồng bộ nối với hệ thống Hình 1.7 là giản đồ véctơ của máy phát với điện áp đầu cực tương ứng với các điều kiện kích thích với nhau sẽ có được các hệ số công suất trễ pha, cùng pha và sớm pha. Ia u d V E ZsI d Ia V ZsIs d (a) Hệ số công suất tải trễ pha (b) Hệ số công suất tải cùng pha d u Ia E V ZsIs (c) Hệ số công suất tải sớm pha Hình 1.7: Giản đồ véctơ của máy phát điện đồng bộ Độ ổn định điện áp của máy phát điện xoay chiều là một đại lượng dùng để so sánh các máy điện với nhau. Nó được xác định theo tỉ lệ phần trăm thay đổi của điện áp đầu cực từ lúc không tải đến tải định mức. Đại lượng này cho biết chỉ số thay đổi của dòng kích từ để điện áp của hệ thống được duy trì từ khi không tải đến tải định mức tại một số hệ số công suất đặc biệt. (1.13) Điện áp không tải ứng với một hệ số công suất đặc biệt có thể được xác định từ hoạt động của máy ở những điều kiện tải định mức, sau đó loại bỏ tải này và quan sát điện áp không tải. Vì phương pháp này không được áp dụng cho những máy có công suất lớn, nên một phương pháp gần đúng nhưng cho kết quả tương đối chính xác là coi như đường cong từ hóa này giao nhau tại điện áp định mức. Giá trị của E được tính toán từ (1.12) dùng để xác định dòng điện kích thích được tìm từ đường cong từ hóa thực tế. 1.1.2.Phân loại: Theo kết cấu có thể chia máy điện đồng bộ thành hai loại : Máy đồng bộ cực ẩn thích hợp với tốc độ quay cao (số cực 2p =2) và máy đồng bộ cực lồi thích hợp khi tốc độ quay thấp (2p ³ 4) . Theo chức năng có thể chia máy điện đồng bộ thành các loại chủ yếu sau : 1.1.2.1.Máy phát điện đồng bộ: Máy phát điện đồng bộ thường được kéo bởi tuabin hơi hoặc tuabin nước và được gọi là máy phát tuabin hơi hoặc máy phát tuabin nước. Máy phát tuabin hơi có tốc độ quay cao, do đó được chế tạo theo kiểu cực ẩn và có trục máy đặt nằm ngang. Máy phát điện tuabin nước thường có tốc độ quay thấp nên có kết cấu theo kiểu cực lồi và nói chung trục máy được đặt thẳng đứng. Trong trường hợp máy phát điện có công suất nhỏ và cần di động thì dùng diezen. Máy phát điện diezen thường có cấu tạo cực lồi. 1.1.2.2.Động cơ điện không đồng bộ: Động cơ điện đồng bộ thường chế tạo theo kiểu cực lồi và được sử dụng để kéo các tải không đòi hỏi phải thay đổi tốc độ, với công suất từ 200kW trở lên. 1.1.2.3.Máy bù đồng bộ: Máy bù đồng bộ chủ yếu dùng để cải thiện hệ số cosj của lưới điện. Ngoài các loại trên còn có các máy điện đồng bộ đặc biệt như : máy biến đổi một phần ứng, máy đồng bộ tần số cao,… và các máy đồng bộ công suất nhỏ dùng trong tự động, như động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cữu ,động cơ đồng bộ phản kháng, động cơ đồng bộ từ trễ, động cơ bước,… 1.2.Máy phát điện đồng bộ rôto cực ẩn: Kết cấu rôto của máy đồng bộ cực ẩn làm bằng thép hợp kim chất lượng cao, được rèn thành khối hình trụ, sau đó gia công và phai rãnh để đặt dây quấn kích từ. Phần không phai rãnh của rôto hình thành mặt cực từ. Cực Cuộn kích từ DC Quạt Vành trượt Hình 1.8.Rôto một máy phát cực ẩn Các máy điện đồng bộ hiện đại cực ẩn thường được chế tạo với số cực 2p = 2, tốc độ quay của rôto là 3000 vòng/phút và để hạn chế lực ly tâm, trong phạm vi an toàn đối với thép hợp kim chế tạo thành lõi thép rôto, đường kính của rôto không được vượt quá 1,1 ¸ 1,15m. Để tăng công suất máy, chỉ có thể tăng chiều dài của rôto. Chiều dài tối đa của rôto là 6,5m. Dây quấn kích từ đặt trong rãnh rôto được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn theo chiều mỏng thành các dây đồng tâm. Các vòng dây của bối dây này được cách điện với nhau bằng một lớp mica mỏng. Để cố định và ép chặt dây quấn kích từ trong rãnh, miệng rãnh được nêm kín bởi các thanh nêm bằng thép không từ tính. Phần đầu nối (nằm ngoài rãnh ) của các dây quấn kích từ được đai chặt bằng các ống trụ thép không từ tính. Hai đầu trong dây quấn kích từ đi luồn trong trục và nối với hai vành trượt đặt ở đầu trục thông qua hai chổi điện thông qua hai chổi điện để nối với dòng kích từ một chiều. Máy kích từ này thường được nối trục với trục máy đồng bộ hoặc có trục chung với máy đồng bộ. Stato của máy đồng bộ cực ẩn bao gồm lõi thép, trong có đặt dây quấn ba pha và thân máy, nắp máy. Lõi thép stato được ép bằng lá tôn silic dầy 0,5mm, hai mặt có phủ sơn cách điện. Dọc chiều dài lõi thép stato cứ cách khoảng 3 đến 6 cm lại có một rãnh thông gió ngang trục,rộng 10mm. Lõi thép stato được đặt cố định trong thân máy. Trong các máy đồng bộ công suất trung bình và lớn, thân máy được chế tạo theo kết cấu khung thép, mặt ngoài bọc bằng các tấm thép dát dầy. Thân máy phải thiết kế và chế tạo để sao cho trong nó hình thành hệ thống đường thông gió làm lạnh máy điện. Nắp máy cũng được chế tạo trung bình và lớn, ổ trục không đặt ở nắp máy mà ở giá đỡ ổ trục đặt cố định trên kệ máy. 1.3.Máy điện đồng bộ rôto cực lồi: Máy đồng bộ cực lồi thường có tốc độ quay thấp, vì vậy khác với rôto cực ẩn, đường kính rôto của nó có thể lớn tới 15m trong khi chiều dài lại nhỏ tỉ lệ l/D = 0,15 ÷ 0,2. Rôto của máy điện đồng bộ cực lồi công suất nhỏ và trung bình có lõi thép được chế tạo bằng thép đúc và gia công thành khối lăng trụ hoặc khối hình trụ trên mặt có đặt các cực từ. Ở các máy lớn, lõi thép đó được hình thành bởi các tấm thép dầy 1 ÷ 6 mm, được dập hoặc đúc định hình sẵn để ghép thành các khối lăng trụ và lõi thép này thường không trực tiếp lồng vào trục máy mà được đặt trên giá đỡ của rôto. Giá này lồng vào trục máy. Cực từ đặt trên lõi thép rôto được ghép bằng những lá thép dầy 1 ÷ 1,5mm. Việc cố định lực từ trên lõi thép được thực hiện nhờ đuôi hình T hoặc bằng các bulông xuyên qua mặt cực và vít chặt vào lõi thép rôto. Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn uốn theo chiều mỏng thành từng cuộn dây. Cách điện giữa các vòng dây là các lớp mica hoặc amiăng. Các cuộn dây sau khi đã gia công được lồng vào các thân cực. Dây quấn cản ( trường hợp máy phát đồng bộ ) hoặc dây quấn mở máy ( trường hợp động cơ đồng bộ) được đặt trên các đầu cực. Các dây quấn này giống như dây quấn kiểu lồng sóc của máy điện không đồng bộ, nghĩa là làm bằng các thanh đồng đặt vào rãnh các đầu cực và được nối hai đầu bởi hai vòng ngắn mạch. Dây quấn mở máy chỉ khác dây quấn cản ở chổ điện trở các thanh dẩn của nó lớn hơn. Stato của máy đồng bộ cực lồi có cấu tạo tương tự như của máy đồng bộ cực ẩn. Trục của máy đồng bộ cực lồi có thể đặt nằm ngang như ở các động cơ đồng bộ, máy bù đồng bộ, máy phát điện diezel hoặc máy phát tuabin nước công suất nhỏ và tốc độ quay tương đối lớn ( khoảng trên 200 vòng/phút). Ở trường hợp máy phát tuabin nước, tuabin công suất lớn, tốc độ chậm, trục của máy được đặt thẳng đứng. Khi trục máy đặt thẳng đứng, ổ trục đở rất quan trọng. Nếu ổ trục đỡ đặt ở đầu trên của trục thì máy thuộc kiểu treo, còn nếu đặt ở đầu dưới của trục thì máy thuộc kiểu dù. Ở máy phát tuabin nước kiểu treo, xà đỡ trên tựa vào thân máy, do đó tương đối dài và phải rất khỏe vì nó chịu toàn bộ trong lượng của rôto máy phát, rôto tuabin nước và xung lực của nước đi vào tuabin. Như vậy kích thước xà đỡ trên rất lớn tốn kém nhiều sắt thép, đồng thời bản thân máy cũng cao lớn do đó tăng thêm chi phí xây dựng buồn đặt máy, do đó ngắn hơn và ở một số máy, ổ trục đỡ được đặt ngay trên nắp của tuabin nước. Trong cả hai trường hợp đều giảm được vật liệu chế tạo (có thể tới vài trăm tấn đối với các máy lớn ) và khiến cho bản thân máy và buồng đặt máy đều thấp hơn. Trên cùng trục với máy phát tuabin thường có đặt thêm các máy phụ – máy kích thích, để cung cấp dòng điện một chiều cho cực từ của máy phát đồng bộ và máy phát điều chỉnh để làm nguồn cung cấp điện cho bộ điều chỉnh tự động của tuabin.