Синхронные генераторы. Конструкция, принцип действия, основные параметры, системы охлаждения.

Различают турбогенераторы (первичный двигатель — паровая или газовая турбина) и гидрогенера­торы (первичный двигатель — гидротурбина).

Частота вращения генератора:, Гц: n=60f/p

где р — число пар полюсов обмотки статора генератора.f-частота сети.

Быстроходные турбогенераторы выполняются с горизонтальным ва­лом. Ротор турбогенератора, работающий при больших механиче­ских и тепловых нагрузках, изготовляется из цельной поковки специальной стали (хромоникелевой или хромоникельмолибденовой), обладающей высокими магнитными и механическими свойст­вами. Ротор выполняется неявнополюсным. Вследствие значительной частоты вращения диаметр ротора ограничивается по соображениям механической прочности до 1,1—1,2 м при 3000 об/мин. Длина бочки ротора также имеет предельное значение, равное 6—6,5 м..

В активной части ротора, по которой проходит основной магнит­ный поток, фрезеруются пазы, заполняемые катушками обмотки воз­буждения. В пазовой части обмотки закрепляются немаг­нитными легкими, но прочными клиньями из дюралюминия. Лобо­вая часть обмотки, не лежащая в пазах, предохраняется от смеще­ния под действием центробежных сил с помощью бандажа. Бандажи являются наиболее напряженными в механическом отношении ча­стями ротора и обычно выполняются из немагнитной высокопрочной стали. По обеим сторонам ротора на его валу устанавливаются вен­тиляторы (чаще всего пропеллерного типа), обеспечивающие цир­куляцию охлаждающего газа в машине.

Статор турбогенератора состоит из корпуса и сердечника. Кор­пус изготовляется сварным, с торцов он закрывается щитами с уп­лотнениями в местах стыка с другими частями Сердеч­ник статора набирается из изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы набирают пакетам, между которыми оставляют вентиляционные каналы. В пазы, имеющиеся во внутренней расточке сердечника, укладывается трехфазная обмотка, обычно двухслойная.

Номинальные параметры генераторов.

Номинальное напряжение генератора — ­это линейное (междуфазное) напряжение обмотки статора в номинальном режиме.

Номинальным током статора генератора называется то значение тока, при котором допускается длительная нормальная работа генератора при нормальных параметрах охлаждения (температура, давление и расход охлаждающего газа и жидкости) и номинальных значениях мощности и напряжения, указанных в паспорте генератора.

Номинальная полная мощность генератора, кВ*А; S_ном= U_номI_ном (2-2)

Номинальная активна мощность генератора это наибольшая активная мощность, для длительной работы с которой он предназначен в комплекте с турбиной.

Номинальная активная мощность генератора, кВт: P_ном=S_номcosφ_ном (2-3)

Номинальный ток ротора — это наибольший ток возбуждения генератора, при котором обеспечивается отдача гене­ратором его номинальной мощности при отклонении напряжения статора в пределах ±5% номинального значения и при номиналь­ном коэффициенте мощности.

Номинальный коэффициент мощности принимается равным 0,8 для генераторов мощностью 125, MB-А и ниже, 0,85 — для турбогенераторов мощностью до 588 MB-А и гидрогенераторов до 360 MB-A, 0.9 — для более мощ­ных машин. Для капсульных гидрогенераторов обычно cos(фном)= 1.

к.п.д. при номи­нальной нагрузке и номинальном коэффициенте мощности. Для сов­ременных генераторов номинальный коэффициент полезного дейст­вия колеблется в пределах 96,3 — 98,8%. По способу отвода тепла от нагретых обмоток статора и ротора

Системы охлаждения:

Во время работы генератора его обмотки и активная сталь нагреваются. Для того, чтобы температура нагрева не превышала допустимых значений все генераторы выполняют с искусственным охлаждением.

По способу отвода тепла от нагретых частей различают косвенное и непосредственное охлаж­дение.

При косвенном охлаждении охлаждающий газ (воздух или водород) с помощью вентиляторов, встроенных в торцы ротора, подается внутрь генератора и прогоняется через немагнитный зазор и венти­ляционные каналы. При этом охлаждающий газ не соприкасается г проводниками обмоток статора и ротора и тепло, выделяемое ими, передается пазу через значительный «тепловой барьер» —изоляцию обмоток.

При непосредственном охлаждении охлаждающее вещество (газ или жидкость) соприкасается с проводниками обмоток генератора, минуя изоляцию и сталь зубцов, т. е. непосредственно. Изготавливают генераторы с воздушным, водородным и жидкостным охлаждением.

Воздушное охлаждение. Существуют две системы воздушного охлаждения —проточная и замкнутая.

Косвенное водородное охлаждение.

Водородное Охлаждение эффективнее воздушного, так как водород как охлаждающий газ по сравнению с воздухом имеет ряд су­щественных преимуществ. Он имеет в 1,51 раза больший коэффициент теплопередачи, в 7 раз более высокую теплопроводность. Последнее обстоятельство предопределяет малое тепловое сопротивление прослоек водорода в изоляции и зазорах пазов.

Значительно меньшая плотность водорода по сравнению с воздухом позволяет уменьшить вентиляционные потери в 8—10 рад, в результате чего к, п. д. генератора увеличивается на 0,8—1%.

Непосредственное водородное охлаждение водород подается внутрь полых проводников обмотки

Непосредственное жидкостное охлаждение в качестве охлаждающей среды применяется дистиллированная вода или масло