Generator z układem wzbudzenia i chłodzenia
Generatory synchroniczne
Generatory zalicza się do maszyn synchronicznych, które wykorzystywane są do zmiany energii ruchu obrotowego na energię elektryczną.
W elektrowniach cieplnych używane są generatory wyposażone w wirnik cylindryczny, które nazywa się turbogeneratorami. Z kolei w elektrowniach wodnych stosowane są hydrogeneratory, czyli maszyny jawnobiegunowe.
Generatory synchroniczne działają dzięki indukcji wartości napięcia, która zachodzi dzięki ruchowi pola magnetycznego. Pole magnetyczne wytwarzane jest przez prąd stały, który płynie przez uzwojenie wirnika, względem trójfazowego uzwojenia w stojanie. Uzwojenie to jest nieruchome.
Ruch wirnika może być napędzany poprzez ruch wody (w przypadku hydrogeneratorów) lub ruch pary wodnej (w przypadku turbogeneratorów). Co istotne, prędkość kątowa wirnika w hydrogeneratorach jest niewielka i wynosi 300 obr./min.
Wirniki turbogeneratorów mają cylindryczny kształt i wykonane są z odkuwki stalowej z wyfrezowanymi żłobkami, które znajdują się na obwodzie. W żłobkach ułożone są cewki uzwojenia wzbudzenia. Turbogeneratory posiadają ponadto dużo potężniejszą moc obrotową (3000/3600 obr/min) od hydrogeneratorów, dlatego ich wirnik posiada niewielką średnicę, ale znaczną długość.
Co istotne sinusoidalny rozkład pola magnetycznego w hydrogeneratorach powstaje dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu szczelin powietrznej, zaś w turbogeneratorach poprzez odpowiednie rozłożenie uzwojenia na obwodzie wirnika.
Chłodzenie turbogeneratorów
Podczas pracy generatorów synchronicznych powstają nieuniknione starty mocy mechanicznej. Część tych strat zamieniana jest na ciepło w łożyskach. Pozostała część strat musi być odprowadzana przez odrębny układ chłodzenia.
W zależności od stosowanego chłodziwa układy chłodzenia generatorów dzieli się na: powietrzne, wodorowe oraz wodne.
Chłodzenie powietrzem
Turbogeneratory, które chłodzone są powietrzem posiadają bezpośredni system chłodzenia dzięki kanałom wentylacyjnym umiejscowionym w zębach oraz pod żłobkami wirnika.
Obieg chłodzenia jest zamknięty, a ogrzane powietrze schładzane jest w chłodnicy wodnej.
Wentylatory mogą być zabudowane na wale generatora lub umieszczone pod kadłubem maszyny. Wentylatory wymuszają w sposób ciągły obieg powietrza w generatorze.
Powietrze ma jednak słabe właściwości chłodzące, dlatego stosowane jest w generatorach o stosunkowo niskiej mocy.
Chłodzenie wodorem
Turbogeneratory o mocy ok. 25‑30 MW, a nawet większej, chłodzone są za pomocą wodoru. Dzięki zastosowaniu wodoru nie trzeba zwiększać gabarytów maszyny, jak to ma miejsce w przypadku chłodzenia powietrzem. Ponadto używanie wodoru nie zagraża bezpośrednio pożarem generatora, a także przedłuża żywotność jego systemu izolacji.
W systemie chłodzenia generatora wodór jest chłodzony w obiegu zamkniętym w chłodnicach wodnych. Chłodnice montowane są zazwyczaj wewnątrz obudowy generatora.
Czym wyższe ciśnienie wodoru, tym wydajniejsze są jego właściwości chłodzące.
Chłodzenie wodą
Do chłodzenia turbogeneratorów o bardzo wysokiej mocy wykorzystuje się wodę destylowaną. Dzięki temu wydatnie ogranicza się gabaryty maszyny, gdyż nie musi ona posiadać zespołu urządzeń gospodarki wodorowej, czyli m.in. chłodnic wbudowanych w kadłub.
Wykorzystanie wody destylowanej zmniejsza również awaryjność całego układu.
Układ wzbudzenia turbogeneratora
Na układ wzbudzenia typowych generatorów synchronicznych składają się:
źródło energii wzbudzenia
urządzenie, które umożliwia dokonywanie zmian prądu wzbudzenia
urządzenie, które odwzbudza generator
Wróć do spisu treściWróć do spisu treści
Powrót do materiału głównegoPowrót do materiału głównego