Електрична енергія, що приводиться в обертання парової або газової турбіною. Зазвичай це синхронний генератор, безпосередньо з'єднаний із турбіною теплової електростанції (ТЕС). Так як турбіни, що використовуються на ТЕС, що працюють на органічному паливі, мають найкращі техніко-економічні показники при великих частотах обертання, то турбогенератори, що знаходяться на одному валу з турбінами, повинні бути швидкохідними (частота обертання 1500 або 3000 об/хв).

Турбогенератор є електричною машиною горизонтального виконання. Її обмотка збудження розташована на роторі з неявно вираженими полюсами, трифазна робоча обмотка – на статорі. Ротор, що зазнає сильної механічної напруги, виконують із цілих поковок високоякісних сталей. За умовами міцності лінійна швидкість точок ротора не повинна перевищувати 170-190 м/с, що обмежує його діаметр до 1, 2-1, 3 м. не перевищує 7, 5-8, 5 м. На поверхні ротора профрезеровані поздовжні пази, які укладають витки обмотки збудження. Обмотку кріплять клинами, що закривають пази, і масивними бандажами з немагнітної сталі, що охоплюють лобові частини обмотки. Живиться обмотка від збудника електричних машин.

Статор турбогенератора складається з корпусу та сердечника з пазами для обмотки. Сердечник виготовляють з декількох пакетів, що набираються з листів електротехнічної сталі товщиною 0, 35-0, 5 мм, покритих шаром лаку. Між окремими пакетами залишають вентиляційні канали завширшки 5-10 мм. У пазах обмотку кріплять клинами, а її лобові частини зміцнюють на спеціальних кільцях, розташованих у торцевій частині статора. Серце поміщають у сталевий зварний корпус, що закривається з торців щитами.

Турбогенератори атомних електростанцій мають особливості, пов'язані з тим, що пара, що виробляється в ядерному реакторі, має відносно низькі параметри. Це дозволяє виконувати ротор з діаметром до 1,8 м. При цьому розмір поковки ротора обмежується технологічними можливостями, максимальна маса поковки досягає 140-180 т. Турбогенератори потужністю до 30 МВт мають замкнуту систему повітряного охолодження; при потужності понад 30 МВт повітряне середовище замінюють водневим з надлишковим тиском близько 5 кн/кв.м. Використання водню в якості теплоносія дозволяє збільшити знімання тепла з поверхонь, що охолоджуються, так як теплоємність водню в кілька разів перевищує теплоємність повітря, і підвищити потужність турбогенератора. Циркуляція теплоносія забезпечується вентиляторами, що розташовані на одному валу з турбогенератором. Тепло знімається з поверхонь ізольованих провідників та сталевих сердечників. Нагрітий теплоносій надходить у спеціальний охолоджувач. При водневому охолодженні вбудовується в турбогенератор і вся система охолодження герметизується. Для інтенсифікації охолодження при потужності турбогенератора понад 150 МВт тиск водню в системі підвищують до 300-500 кн/кв.м, а при потужності понад 300 МВт використовують внутрішнє охолодження провідників обмотки воднем або дистильованою водою. При водневому охолодженні провідники обмотки роблять із бічними вирізами-каналами, а при водяному охолодженні застосовують порожнисті провідники. У великих турбогенераторах охолодження зазвичай комбіноване: наприклад, обмотки статора та ротора охолоджуються водою, а сердечник статора - воднем. Підвищення потужності турбогенератора призводить до зниження питомої витрати матеріалів і зниження витрат на його виготовлення з розрахунку на кВт потужності.

У більшості синхронних машин використовується звернена конструктивна схема в порівнянні з , тобто система збудження розташована на роторі, а якірна обмотка на статорі. Це тим, що з ковзні контакти простіше здійснити підведення порівняно слабкого струму до обмотці збудження, ніж струму до робочої обмотці. Магнітна система синхронної машини показано на рис. 1.

Полюси збудження синхронної машини розміщені на роторі. Сердечники полюсів електромагнітів виконуються так само, як у машинах постійного струму. На нерухомій частині - статорі розташований сердечник 2, набраний із ізольованих листів електротехнічної сталі, в пазах якого розміщена робоча обмотка змінного струму - зазвичай трифазна.

Мал. 1. Магнітна система синхронної машини

При обертанні ротора в обмотці якоря наводиться змінна е.р.с., частота якої прямо пропорційна частоті обертання ротора. Перемінний струм, що протікає по робочій обмотці, створює своє магнітне поле. Ротор та поле робочої обмотки обертаються з однаковою частотою - . У руховому режимі робоче поле, що обертається, захоплює за собою магніти системи збудження, а в генераторному - навпаки.

Розглянемо конструкцію найпотужніших машин - турбо- та гідрогенераторів. Турбогенератори наводяться у обертання паровими турбінами, які найбільш економічні при високих частотах обертання. Тому турбогенератори виконують із мінімальним числом полюсів системи збудження - двома, що відповідає максимальній частоті обертання 3000 об/хв при промисловій частоті 50 Гц.

Основна проблема турбогенераторобудування полягає у створенні надійної машини при граничних величинах електричних, магнітних, механічних та теплових навантажень. Ці вимоги накладають відбиток всю конструкцію машини (рис. 2).

Мал. 2. Загальний вид турбогенератора: 1 – контактні кільця та щітковий апарат, 2 – підшипник, 3 – ротор, 4 – бандаж ротора, 5 – обмотка статора, 6 – статор, 7 – висновки обмотки статора, 8 – вентилятор.

Ротор турбогенератора виконується у вигляді цільної ковки діаметром до 1,25 м, довжиною до 7 м (робоча частина). Повна довжина поковки з урахуванням валу становить 12 - 15 м. На робочій частині фрезеруються пази, які укладаються обмотка збудження. Таким чином, виходить двополюсний електромагніт циліндричної форми без явно виражених полюсів.

При виробництві турбогенераторів застосовуються новітні матеріали та конструктивні рішення, зокрема безпосереднє охолодження активних частин струменями охолоджуючого агента - водню чи рідини. Для отримання більших потужностей доводиться підвищувати довжину машини, що і надає їй дуже своєрідний вигляд.

Гідрогенератори (рис. 3) за конструкцією істотно відрізняються від турбогенераторів. Економічність режиму гідравлічних турбін залежить від швидкості водяного потоку, тобто напору. На рівнинних річках створити великий натиск неможливо, тому частоти обертання турбін дуже низькі - від десятків до сотень обертів на хвилину.

Щоб отримати промислову частоту 50 Гц такі тихохідні машини доводиться робити з великим числом полюсів. Для розміщення великої кількості полюсів доводиться збільшувати діаметр ротора гідрогенератора іноді до 10 - 11 м.

Мал. 3. Поздовжній розріз гідрогенератора парасолькового типу: 1 - маточина ротора, 2 - обід ротора, 3 - полюс ротора, 4 - сердечник статора, 5 - обмотка статора, 6 - хрестовина, 7 - гальмо, 8 - підп'ятник, 9 - втулка ротора.

Створення потужних турбо-і гідрогенераторів представляє складне інженерне завдання. Необхідно вирішити низку питань механічного, електромагнітного, теплового та вентиляційного розрахунків та забезпечити технологічність конструкції у виробництві. Ці завдання під силу тільки потужним конструкторсько-виробничим колективам та фірмам.

Дуже цікаві конструкції різних типів, в яких широко використовуються системи з постійними магнітами і реактивні системи, тобто системи, у яких робоче магнітне поле взаємодіє не з магнітним полем збудження, а з феромагнітними полюсами виступають ротора, що не мають обмотки.

Але все-таки основна сфера техніки, де синхронні машини сьогодні не мають конкурентів - це енергетика. Усі генератори на електростанціях від потужних до пересувних виконуються з урахуванням синхронних машин.

Мал. 4. Синхронний турбогенератор

Що ж до , їх слабким місцем є проблема пуску. Сам собою синхронний двигун зазвичай не може розігнатися. Для цього він забезпечується спеціальною пусковою обмоткою, що працює за принципом асинхронної машини, що ускладнює конструкцію і процес пуску. Тому синхронні двигуни зазвичай випускаються на середні та великі потужності.

Вступ

1. Технічні дані

2. Пристрій та робота генератора

3. Вказівки з техніки безпеки

Висновок

Список литературы

Вступ

Турбогенератори (ТГ) є основним видом генеруючого обладнання, що забезпечує понад 80% загального світового обсягу вироблення електроенергії. Одночасно ТГ є і найскладнішим типом електричних машин, у яких тісно поєднуються проблеми потужності, габаритів, електромагнітних характеристик, нагрівання, охолодження, статичної та динамічної міцності елементів конструкції. Забезпечення максимальної експлуатаційної надійності та економічності ТГ є центральною науково-технічною проблемою.

У вітчизняному турбогенераторобудуванні величезний внесок у розвиток теорії, розробку питань розрахунку, проектування та експлуатації ТГ внесли багато вчених, дослідників, конструкторів, серед яких насамперед слід відзначити Алексєєва А.Є., Лютера Р.А., Костенко М.П., Одинга А.І., Бергера А.Я., Комара Є.Г., Єфремова Д.В., Іванова Н.П., Глєбова І.А., Казовського Є.Я., Єрьоміна М.Я., Вольдека А .І., Жерве Г.К., Важнова А.І. Серед зарубіжних фахівців слід зазначити Відемана Є., Келленберґера В., Шуйського В.П., Готтера Г.

Разом з тим, незважаючи на величезну кількість робіт, виконаних за минулі десятиліття, питання подальшого розвитку теорії, розробки більш досконалих технологій та конструкцій ТГ, методів розрахунку та досліджень не втрачають своєї актуальності.

Турбогенератор - неявнополюсний синхронний генератор, основна функція якого полягає у конвертації механічної енергії в роботі від парової або газової турбіни в електричну при високих швидкостях обертання ротора (3000,1500об/хв). Механічна енергія від турбіни конвертується в електричну за допомогою магнітного поля, що обертається, яке створюється струмом постійної напруги, що протікає в мідній обмотці ротора, що в свою чергу призводить до виникнення трифазного змінного струму і напруги в обмотках статора. Залежно від систем охолодження турбогенератори поділяються на кілька видів: генератори з повітряним охолодженням, генератори з водневим охолодженням та генератори з водяним охолодженням. Також існують комбіновані типи, наприклад, генератор із воднево-водяним охолодженням (ТВВ). Турбогенератор ТВВ-320-2 призначений для вироблення електричної енергії на тепловій електростанції при безпосередньому з'єднанні з паровою турбіною К-300-240 Ленінградського металевого заводу або Т-250-240 Уральського турбомоторного заводу.

1. Технічні дані

Номінальні параметри генератора при номінальному тиску та температурі охолоджувальних середовищ наведено в табл. 1.

Найменування основних параметрів	Номінальний режим	Довго допустимий режим
Повна потужність, кВт	353000	367000
Активна потужність, кВт	300000	330000
Коефіцієнт потужності	0,85	0,9
напруга. в	20000	20000
Струм, а	10200	10600
Частота, гц	50	50
Швидкість обертання, об/хв	3000	3000
Коефіцієнт корисної дії, %	98,7	Не нормується
Критична швидкість обертання, об/хв	900/2600	900/2600
З'єднання фаз обмотки статора	Подвійна зірка
Число висновків обмотки статора	9	9

Основні параметри охолоджувальних середовищ

Водень у корпусі статора

Дистилят в обмотці статора

Технічна вода в газоохолоджувачах

Технічна вода в теплообмінниках статора обмотки

Надлишковий тиск технічної води повинен бути не більше надлишкового тиску дистиляту в обмотці.

Допустиме відхилення визначається температурою дистиляту.

Найбільша допустима температура окремих вузлів генератора та охолоджувальних середовищ. Ізоляція обмоток генератора класу "B".

Найбільша допустима температура окремих вузлів генератора та охолоджувальних середовищ зазначена у табл. 2.

*Допускається перевищення температури обмотки ротора над температурою холодного водню лише на 75.

Допустима температура за температурами опору, закладеними під клини статорної обмотки, не повинна перевищувати 75 між показаннями найбільш і найменш нагрітого термометрів опору не повинна перевищувати 20 можуть бути уточнені за погодженням з підприємством-виробником для кожної конкретної машини після проведення теплових випробувань.

Додаткові технічні дані

Витрата олії на підшипник генератора (без ущільнення валу), л/хв.	370
Надлишковий тиск олії в опорних підшипниках, кгс/см 2	0.3÷0.5
Витрата олії на ущільнення валу з обох боків генератора, л/хв	180
Газовий обсяг зібраного генератора, м 3	87
Число ходів води газоохолоджувача	2
Маса газоохолоджувача, кг	1915
Маса ротора генератора, кг	55000
Маса середньої частини із сережкою для монтажу (без рим-лап), кг	198200
Маса кінцевої частини, кг	23050
Маса статора з рим-лапами, газоохолоджувачами та щитами, кг	271000
Маса підшипника з траверсою та фундаментною плитою, кг	11100
Маса виведення кінцевого (крайнього), кг	201
Маса напівщита зовнішнього, кг	75

2. Пристрій та робота генератора

Загальна функціональна схема роботи

Генератор виконаний з безпосереднім охолодженням обмотки статора дистильованою водою (дистилятом), а обмотки ротора та сердечника статора – воднем, укладеним усередині газонепроникного корпусу.

Дистилят в обмотці статора циркулює під напором насосів і охолоджується теплообмінниками, розташованими поза генератором.

Охолоджуючий водень циркулює в генераторі під дією вентиляторів, встановлених на валу ротора, і охолоджується газоохолоджувачами, вбудованими в кінцеві частини корпусу генератора.

Циркуляція води в газоохолоджувачах та теплообмінниках здійснюється насосами, розташованими поза генератором.

Маслопостачання опорних підшипників та ущільнень валу проводиться від масляної системи турбіни.

Для аварійного постачання олією опорних підшипників та ущільнень валу на вибігу агрегату передбачені резервні баки, встановлені поза генератором.

Генератор збуджується від високочастотного генератора індукторного через напівпровідникові випрямлячі.

Корпус статора та фундаментні плити

Зварний газонепроникний корпус статора складається з середньої частини, що несе осердя з обмоткою, і двох кінцевих частин.

У кінцевих частинах розташовуються лобові частини обмотки та газоохолоджувачі.

В кінцевій частині з боку збудника встановлені кінцеві висновки обмотки - вгорі нульові, а внизу лінійні.

Механічна міцність корпусу достатня, щоб статор міг витримати без залишкових деформацій внутрішній тиск у разі вибуху водню.

Зовнішні щити статора безпосередньо з'єднані з внутрішніми щитами, до яких прикріплені щити вентилятора.

Половини щитів вентиляторів ізольовані від внутрішніх щитів та між собою.

Рознімання щитів розташовані в горизонтальній площині.

У щитах і в бочці ротора передбачені спеціальні канали, якими охолодний газ потрапляє в лобові частини обмотки ротора.

Газоплотність з'єднань площин корпусу та зовнішніх щитів забезпечується гумовим шнуром, приклеєним по дну канавок, вифрезерованих у зовнішніх щитах.

Щоб приникнути всередину корпусу, не розбираючи зовнішніх щитів, у нижній частині його передбачений люк.

До встановлення генератора на фундамент статор спирається на транспортні лапи, приварені до корпусу.

Статор встановлюється на фундамент за допомогою римлап, які при транспортуванні знімаються.

Підставою для генератора та збудника служать фундаментні плити, виконані із сталевих листів. Вони встановлюються під час монтажу на закладні плити та постійні підкладки та підливаються бетоном.

Для кріплення генератора до фундаменту використовують фундаментні шпильки.

Підставою для підшипника генератора є фундаментна коробчата плита типу.

Газоохолоджувачі

Тепло, що виділяється в генераторі, відводиться чотирма вертикальними охолоджувачами.

Кожен охолоджувач складається з біметалічних, латунно-алюмінієвих трубок із прокатаними алюмінієвими ребрами.

Трубки завальцьовані з обох боків у трубні дошки, до яких приболчені камери, ущільнені гумою та пов'язані між собою рамами.

Охолоджувачі вставляються в статор зверху і верхніми дошками труб спираються на кінцеві частини статора.

Нижні камери по відношенню до статора корпусу ущільнені гумою таким чином, що забезпечується вільне теплове розширення охолоджувачів у вертикальному напрямку.

Знімні кришки водяних камер дозволяють проводити чищення трубок та контроль за їх станом, не порушуючи герметичність корпусу статора.

Напірні та зливні труби приєднані до нижніх кришок.

Для випуску повітря з верхніх камер охолоджувачів передбачені дренажні контрольні трубки.

Кожна трубка, пропущена через одну з трубок, що охолоджують, і нижню камеру, закінчується фланцем, привареним до камери.

До фланців приєднуються трубки, що відводять, з кранами, які під час роботи генератора повинні бути постійно відкриті з мінімальним зливом води в дренаж.

Сердечник статора

Сердечник статора зібраний на клинах із сегментів електротехнічної сталі товщиною 0.5 мм і вздовж осі поділено вентиляційними каналами на пакети.

Поверхня сегментів покрита ізоляційним лаком.

Клини осердя статора приварені до поперечних кільців корпусу.

Спресований осердя статора стягується натискними кільцями з немагнітної сталі. Зубцова зона крайніх пакетів ущільнена натискними пальцями з магнітної сталі, встановленими між сердечником і натискними кільцями.

Для демпфування електромагнітних потоків розсіювання лобових частин статора обмотки під натискними кільцями встановлені мідні екрани.

Для зменшення передачі на корпус і фундамент стоперіодних коливань осердя в клинах статора виконані поздовжні прорізи, що створює пружний зв'язок осердя статора з корпусом.

Обмотка статора

Обмотка статора-трифазна, двошарова, з укороченим кроком, стрижнева, з транспозицією елементарних провідників. Лобові частини обмотки-кошикового типу. Стрижні обмотки сплетені із суцільних та порожнистих елементарних ізольованих провідників і в пазах сердечника закріплюються спеціальними клинами.

Для охолодження обмотки по порожнім провідникам проходить дистильована вода.

На кінцях стрижнів припаяні наконечники для підведення води до порожніх провідників. Наконечники припаяні до стрижнів твердим припоєм типу П Порівн. Електричне з'єднання стрижнів здійснюється мідним хомутом і клинами з паянням м'яким припоєм типу ПІБ.

Початки та кінці обмотки виведені назовні через кінцеві висновки. Позначення лінійних та нульових кінцевих висновків зазначено на монтажному кресленні, що входить до комплекту експлуатаційної документації.

Для підведення і зливу охолоджувальної води з статора обмотки є кільцеві колектори, встановлені на ізоляторах. З'єднання колекторів із стрижнями обмотки здійснюється водоз'єднувальними трубками з ізоляційного матеріалу. Охолодна вода в обмотці проходить по двох стрижнях, шин і висновків, з'єднаних послідовно. Для контролю заповнення колекторів водою та випуску з них повітря у верхніх точках колекторів встановлені дренажні трубки, виведені з корпусу статора назовні.

У період експлуатації дренажні трубки повинні бути відкриті з мінімальним зливом для безперервного видалення повітря із системи охолодження статора обмотки. Контроль прохідності дистиляту в стрижнях обмотки статора здійснюється вимірюванням температури термоопірами, закладеними під клини в кожному пазу осердя статора.

Ротор виготовлений із цільного поковування спеціальної сталі, що забезпечує його механічну міцність при всіх режимах роботи генератора.

Обмотка ротора виконана із смугової міді із присадкою срібла. Її охолодження здійснюється безпосередньо воднем за схемою самовентиляції із забором газу із зазору машини.

Дюралюмінієві клини, що утримують обмотку в пазах, мають забірні та вихідні отвори для охолоджуючого газу, що збігаються з бічними каналами, вифрезерованими в котушках.

Пазова та виткова ізоляція котушок виконані з пресованого склополотна на теплостійкому лаку. Контактні кільця, насаджені у гарячому стані на проміжну, ізольовану від них втулку, встановлені за підшипником з боку збудника.

Стрижні струмопідведення, розташовані в центральному отворі ротора, з'єднуються з обмоткою та контактними кільцями за допомогою ізольованих гнучких шин та спеціальних ізольованих болтів, які для забезпечення газощільності ротора мають ущільнення сальникового типу.

Роторні бандажі, виконані зі спеціальної немагнітної сталі, мають гарячепресову посадку на заточку, що центрує, бочки ротора.

Від осьових переміщень бандажне кільце утримується кільцевою шпонкою та гайкою, нагвинченою на носик бандажа із зовнішнього боку.

Для підвищення термічної стійкості ротора проти впливу струмів зворотної послідовності, що замикаються по торцях бочки ротора, поверх ізоляції лобових частин обмотки укладені внахлест короткозамикаючі кільця у вигляді двошарових мідних гребінець. Зуби гребінець розташовуються під клини в пазах з обмоткою і спеціальних пазах, вифрезерованих у великих зубцях бочки.

Лобові частини обмотки ротора ізольовані від бандажів та центруючих кілець ізоляційними сегментами.

Опорні підшипники

Опорний підшипник генератора, встановлений з боку збудника, є підшипником стоякового типу і має кульовий вкладиш, що сам встановлюється.

Мастило підшипника-примусове. Олія подається під надлишковим тиском із напірного маслопроводу турбіни.

У конструкції підшипника передбачений дистанційний контроль температури бабіту вкладиша та зливної олії за допомогою термометрів опору. Візуальний контроль зливу оливи проводиться через скло в патрубку.

На подовженій частині основи стояка підшипника встановлена ​​щіткова траверса, яка служить для підведення струму збудження контактних кільцях ротора.

Для усунення підшипникових струмів передбачена ізоляція цього підшипника від фундаменту та від усіх маслопроводів.

На стійці каркаса траверси передбачена установка ізольованої від корпусу щітки, яка використовується при вимірі опору ізоляції ротора обмотки і для введення захисту від подвійного замикання обмотки ротора на корпус.

Опорний підшипник генератора з боку турбіни постачається турбінним заводом.

Ущільнення валу

Для запобігання виходу водню зі статора на зовнішніх щитах генератора встановлені масляні двокамерні ущільнення валу торцевого типу. В ущільненнях цього типу вкладиш з бабітовою заливкою постійно притискається до завзятого кільця валу ротора тиском притискного масла і слідує за всіма переміщеннями ротора вздовж осі.

Ущільнююче масло під тиском, що перевищує тиск газу в генераторі, подається в напірну камеру і звідти через отвори у вкладиші надходить у кільцеву канавку, проточену в заливці бабіта вкладиша. Потім масло заповнює радіальні канавки та клинові скоси і розтікаючись в обидві сторони від кільцевої канавки, утворює при обертанні суцільну плівку, яка перешкоджає витоку газу з корпусу генератора.

Камери ущільнюючої та притискної олії, утворені між корпусом та вкладишем, ущільнені гумовими шнурами, поміщеними в кільцеві канавки на поверхні вкладиша.

Для захисту внутрішньої порожнини статора від попадання олії передбачені маслоуловлювачі, встановлені на зовнішніх щитах між ущільненням валу та внутрішньою порожниною статора, та додаткові камери у вентиляторних щитах.

Для усунення підшипникових струмів корпус ущільнення та маслоуловлювач із боку збудника ізольовані від зовнішнього щита та маслопроводів.

Необхідний тиск ущільнюючої та притискної олії забезпечується регуляторами, що входять до системи маслопостачання.

Вентиляція

Вентиляція генератора здійснена за замкненим циклом. Газ охолоджується газоохолоджувачами, вбудованими в корпус статора. Необхідний тиск газу створюється двома вентиляторами, встановленими на валу ротора.

3. Вказівки з техніки безпеки

На електростанціях, обладнаних генераторами з водневим охолодженням, керуватиметься відомчими правилами з техніки безпеки.

При роботі генератора з водневим охолодженням певною мірою відбуватиметься витік водню в атмосферу. Газова суміш, що утворилася, може спалахнути, а при вмісті в ній п'яти і більше відсотків водню - вибухнути.

Щоб унеможливити пожежі та вибухи під час монтажу, під час підготовки до роботи та в експлуатації, вжити заходів до того, щоб поблизу від генератора не було невентильованих обсягів, куди може проникати водень.

При здійсненні вентиляції цих обсягів виключити можливість попадання водню на вузли агрегату, що працює зі іскрінням або має високу температуру.

Допуск обслуговуючого персоналу в корпус генератора проводити після того, як з нього повністю витіснений вуглекислий газ та проведено хімічний аналіз повітря.

Висновок

В даний час електроенергія в основному виробляється на теплових, гідравлічних та атомних електростанціях. З них переважного розвитку набули теплові електростанції, що пояснюється наступним. Вартість електроенергії, що виробляється гідроелектростанціями, значно нижча за вартість електроенергії, що виробляється тепловими станціями. Проте за розмірами капіталовкладень гідроелектростанції в кілька разів дорожчі за теплові і споруджуються вони більш тривалий час. Тому нарощування потужностей покриття всіх зростаючих потреб у електроенергії доцільніше з допомогою будівництва теплових електростанцій. В цьому випадку, разом з більш швидким зростанням енергоозброєності прискорюється зростання продуктивності праці у всіх народного господарства, що надає додатковий вплив на скорочення термінів окупності вироблених витрат.

Викладене підтверджує актуальність установки на котельних турбогенераторів, головним чином як для покриття власних потреб котелень, так і віддачі зовнішнім споживачам електроенергії.

Список литературы

1. Браймайстер Л.Г., Поздняков Б.І., Теймуразян Ю.В. та ін "Посібник з капітального ремонту турбогенератора ТВВ-320-2", Москва: СПО ОРГРЕС, 1976

2. Федоров В.А., Смирнов В.М. "Досвід розробки, будівництва та введення в експлуатацію малих електростанцій", Москва: Теплоенергетика, №1, 2000 р.

3. Кореннов Б.Є. "Заміна РВУ протитискною турбіною - ефективне енергозберігаюче підприємство для котелень і ТЕЦ", Москва: Промислова енергетика, №7, 1997 р.

4. Бушуєв В.В., Громов Б.М., Доброхотов В.І. та ін "Науково-технічні та організаційно-економічні проблеми впровадження енергозберігаючих технологій", Москва: Теплоенергетика, №11, 1997 р.

5. Хрілєв Л.С. " Основні напрями розвитку теплофікації " , Москва: Теплоенергетика, №4, 1998 р.

6. Доброхотов В.І. "Енергозбереження: проблеми та рішення", Москва: Теплоенергетика, №1, 2000 р.

Від десятків тисяч оборотів в хвилину (у синхронних турбогенераторів з збудженням від постійних магнітів "НПК "Енергорух") до 3000, 1500 об/хв (у синхронних турбогенераторів з збудженням ротора). статоре . Поле ротора, яке створюється або встановленими на ротор постійними магнітами, або струмом постійної напруги, що протікає в мідній обмотці ротора, призводить до виникнення трифазної змінної напруги і струму в обмотках статора. тобто більше струм протікає в обмотках ротора. збільшений генератор легкового автомобіля Випускаються 2-х полюсні (3000 об/хв), 4-х полюсні (1500 об/хв як на Балаківській АЕС), і багатополюсні машини, залежно від місць експлуатації та вимог Замовника. За способами охолодження обмоток турбогенератора розрізняють з рідинним охолодженням через сорочку статора; з рідинним безпосереднім охолодженням обмоток; з повітряним охолодженням; з водневим охолодженням (найчастіше застосовуються на АЕС).

Енциклопедичний YouTube

1 / 3

Електротехніка Принцип дії генератора та ДПТ.

Електротехніка Синхронні електричних машин.

Принцип роботи генератора змінного струму

Субтитри

Історія

Один із засновників компанії «ABB» Чарльз Браун побудував перший турбогенератор в 1901 році. Це був 6-ти полюсний генератор потужністю 100 кВА.

Поява у другій половині XIX-століття потужних парових турбін призвела до того, що знадобилися високошвидкісні турбогенератори. Перше покоління цих машин мало стаціонарну магнітну систему і обмотку, що обертається. Але дана конструкція має низку обмежень, одне з них - невелика потужність. Крім цього, ротор явнополюсного генератора не здатний витримувати великі відцентрові зусилля.

Основним вкладом Чарльза Брауна у створення турбогенератора був винахід ротора, в якому його обмотка (обмотка збудження) укладається в пази, які виходять в результаті механічної обробки поковки. Другим внеском Чарльза Брауна у створення турбогенератора була розробка в 1898-году ламінованого циліндричного ротора. І, зрештою, 1901 року він побудував перший турбогенератор. Дана конструкція використовується у виробництві турбогенераторів до сьогодні.

Типи турбогенераторів

Залежно від системи охолодження турбогенератори поділяються на кілька типів: з повітряним, олійним, водневим та водяним охолодженням. Також є комбіновані типи, наприклад, генератори з воднево-водяним охолодженням.

Також існують спеціальні турбогенератори, наприклад, локомотивні, що служать для живлення ланцюгів освітлення та радіостанції паровоза. В авіації турбогенератори є додатковими бортовими джерелами електроенергії. Наприклад, турбогенератор ТГ-60 працює на відбирається від компресора авіадвигуна стиснутого повітря, забезпечуючи привід генератора трифазного змінного струму 208 вольт, 400 герц, номінальною потужністю 60 кВ*А.

Конструкція турбогенератора

Генератор складається з двох ключових компонентів - статора та ротора. Але кожен із них містить велику кількість систем та елементів. Ротор - компонент генератора, що обертається, і на нього впливають динамічні механічні навантаження, а також електромагнітні і термічні. Статор - стаціонарний компонент турбогенератора, але він також схильний до впливу істотних динамічних навантажень - вібраційних і крутних, а також електромагнітних, термічних і високовольтних.

Порушення ротора генератора

Початковий (збудливий) постійний струм ротора генератора подається на нього збудника генератора. Зазвичай збудник співвісно з'єднаний пружною муфтою з валом генератора та є продовженням системи турбіна-генератор-збудник. Хоча на великих електричних станціях передбачено резервне збудження ротора генератора. Таке збудження походить від окремого збудника. Такі збудники постійного струму приводяться в дію своїм електродвигуном змінного трифазного струму та включені як резерв у схему відразу кількох турбоустановок. Збудника постійний струм подається в ротор генератора за допомогою ковзного контакту через щітки та контактні кільця. Сучасні турбогенератори використовують тиристорні системи самозбудження.

Найголовнішим призначенням даного агрегату є перетворення енергії механічного типу, одержуваної внаслідок обертання турбіни (газової чи парової), електричну. Дане перетворення є результатом обертання магнітного поля самого ротора у статорі. Виникає це поле через встановлений на роторі магніт або струм постійної напруги. Це сприяє виникненню струму в обмотках статора, а також змінної трифазної напруги. Вони прямо пропорційні цьому полю.

Принцип дії турбогенераторазаснований на виробленні електричної енергії у досить тривалому номінальному режимі функціонування. При цьому ці агрегати пов'язані з паровими або газовими турбінами. Застосовуються турбогенератори на атомних та теплових електростанціях. Залежно від потужності даного обладнання його поділяють на три основні категорії:

• 2,5 – 32 МВт;
• 60 – 320 МВт;
• потужність турбогенераторів більш ніж 500 МВт.

Що стосується частоти обертання, то турбогенератори бувають:

• двополюсні з частотою обертання від 1500 до 1800 оборотів за хвилину;
• чотириполюсні (300 - 3600 об/хв).

У пристрій турбогенератора входить циліндричний ротор, який монтується на 2-х спеціальних підшипниках ковзання, та двошарові обмотки статора. Залежно від того, яка застосовується система збудження, ці агрегати можуть бути із незалежним та статичним самозбудженням, а також безщітковими.

Залежно від електричної потужності та самих технічних завдань енергопостачання розрізняють такі типи турбогенераторів з різними системами охолодження:

• олійні;
• повітряні;
• водневі;
• асинхронні;
• комбіновані воднево-водяні.

Останній тип даних пристроїв найчастіше використовують для роботи на АЕС. Асинхронні турбогенератори знайшли своє застосування в енергетичних системах з високими коливаннями навантаження і складі потужних ТЕЦ. Агрегати масляним та повітряним охолодженням застосовують для роботи на теплових електростанціях (ТЕС), що володіють різною потужністю.

Термін служби турбогенераторівзалежить від умов експлуатації. Також, на нього впливає нагрівання основних вузлів (ротора, обмоток та сердечника статора) та охолоджувальне середовище. Крім цього слід пам'ятати і знати, що тривале перевищення напруги на трансформаторах, обмежувачах напруги, шунтирующих реакторах більше допустимого призводить до істотного зниження терміну експлуатації даного агрегату та зростання аварійності.

Конструкція турбогенератора

Сюди входить два найголовніші компоненти - статор та ротор. Кожен з них має наявність безлічі елементів і систем. Ротор являє собою пристрій, що обертається турбогенератора. На нього впливають електромагнітні, механічні та термічні навантаження. Статор встановлений стаціонарно. Але на нього також впливають різні динамічні навантаження (високовольтні, крутні, вібраційні та ін.).

Сердечник самого турбогенератора збирають із високолегованої листової гарячекатаної сталі. Якщо його потужність перевищує 100 МВт, то використовується холоднокатана сталь. Її листи розташовані таким чином, щоб напрямок, в якому рухається магнітний потік у спинці самого сердечника, збігався з напрямком прокатки сталі. З цих листів набираються спеціальні пакети, у тому числі вже формуються елементи сердечника. Усі наявні вентиляційні канали між цими пакетами виготовляються за допомогою розпірок із сталі немагнітного типу.

Обмотки статора роблять двошаровими та стійкими до корозії. У кожен наявний паз вставляють два стрижні, які відносяться до двох різних секцій. У самих обмотках застосовується безперервна ізоляція. Статор турбогенератора включає сам несучий корпус, в який встановлюється сердечник, і ребра, жорстко пов'язані з опорними рамами. Між цими двома елементами встановлюються пружні деталі. Виготовляються вони як прямокутних еластичних призм. Між опорними майданчиками є наскрізні овальні отвори.

Парова турбіна турбогенератора

Це один із видів теплових двигунів ротативного типу, який застосовує енергію водяної пари. У ній відбувається дворазове перетворення теплової енергії пари на механічну роботу. У порівнянні з поршневою машиною, парова турбіна є набагато зручнішою у використанні, економічною та компактною.

При закінченні самої пари крізь сопла його потенційна енергія трансформується в кінетичну, що передається безпосередньо на самі лопатки. Комплект робочих лопаток і нерухомих насадок називають ступенем турбіни, який може бути реактивним та активним.

Принцип дії пристрою полягає в наступному. Через паропровід перегріта пара від котла підводиться безпосередньо до самої парової турбіни турбогенератора. Саме тут велика частка його теплової енергії перетворюється на механічну роботу. Потім цей відпрацьований з досить низьким рівнем температури і тиску направляється в конденсатор. Тут є система трубок, якими постійно прокачується охолоджена вода. Після зіткнення з холодною поверхнею пара конденсується, перетворюючись на воду. Цей конденсат, що утворився, відкачується насосом і подається в збірний бак через спеціально призначений підігрівач і потім в паровий котел. Звідси можна дійти невтішного висновку, що у паровий турбіні вода, пара і конденсат утворюють замкнутий цикл. Втрата пари та води дуже незначна, але вона компенсується за допомогою додавання в саму систему сирої води, що проходить заздалегідь через очисник води. Тут вона піддається спеціальної хімічної обробки, щоб видалити всі небажані домішки.

ККД турбогенератора

Величина даного параметра визначається самим заводом-виробником, а саме конструкцією та кількістю застосованих активних матеріалів. Але варто пам'ятати, що тільки обслуговуючий персонал при нормальній роботі турбогенератора здатний збільшити коефіцієнт корисної дії шляхом мінімізування певних втрат.

ККД даного агрегату дорівнює відношенню корисної потужності, що видається, до тієї потужності, яка підводиться до турбогенератора від турбіни. Цей показник залежить від навантаження, яке несе сам пристрій. Для багатьох турбогенераторів максимальне значення даного коефіцієнта знаходиться безпосередньо в самому навантаженні, що становить близько 80-90% від номінальної. Це відповідає цілком нормальній роботі турбіни в економічному режимі.

Виставка «Електро»

Цей міжнародний захід є наймасштабнішим у Росії, а й у країнах СНД. Тут буде здійснено показ електроустаткування для енергетики, автоматизації, світлотехніки та електротехніки.

Кожен відвідувач виставки «Електро» у ЦВК «Експоцентр» зможе побачити найактуальніші та інноваційні розробки у цій галузі, починаючи генерацією енергії та завершуючи її споживанням.

Тут ви зможете детальніше дізнатися про те, що таке турбогенератор, його призначення, типи, пристрій і принцип роботи. На цій виставці щороку вже 25 років збираються провідні фахівці та представники найбільших виробництв з усього світу, щоб обговорити найактуальніші питання та дізнатися багато цікавого в цій галузі.