ГИДРОГЕНЕРА́ТОР
-
Рубрика: Технологии и техника
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ГИДРОГЕНЕРА́ТОР (от гидро... и генератор), генератор электрич. энергии, приводимый во вращение гидротурбиной. Обычно Г. является явнополюсной синхронной машиной, ротор которой соединён с валом рабочего колеса гидротурбины. Г. подразделяются по мощности на маломощные – до 50 МВт, средней мощности – от 50 до 150 МВт и мощные – св. 150 МВт; по частоте вращения – на тихоходные (до 100 об/мин) и быстроходные (св. 100 об/мин). Различают Г. с вертикальной и горизонтальной осью вращения ротора (соответственно вертикальные и горизонтальные Г.). Мощные тихоходные Г. обычно изготовляют с вертикальной осью вращения (за исключением горизонтальных Г., размещаемых в металлич. кожухе-капсуле, т. н. капсульные гидроагрегаты); применяются на низконапорных ГЭС. Быстроходные гидроагрегаты с ковшовой гидротурбиной – с горизонтальной осью вращения – используются на ГЭС с большим гидравлич. давлением в горных районах. Осн. характеристики Г.: генерируемое напряжение до 18 кВ; коэф. мощности от 0,8 до 0,95; кпд быстроходных Г. 97,5–98,8%, тихоходных – 96,3–97,6%. В РФ из-за топологич. и геологич. особенностей рек большинство Г. имеют вертикальную ось вращения.
При конструировании и монтаже Г. особое внимание уделяют креплению вращающихся частей гидроагрегата и охлаждению обмоток ротора и статора. Массу ротора Г. и рабочего колеса турбины, а также давление на рабочее колесо воспринимает опорный подшипник (подпятник), размещаемый над ротором в верхней крестовине (такое исполнение называется подвесным) либо под ротором генератора в нижней крестовине или на спец. опоре на крышке турбины (зонтичное исполнение). Для обеспечения фиксированного вертикального положения оси используется один или два направляющих подшипника. Мощные тихоходные Г. обычно велики по размерам; для уменьшения их габаритов и массы целесообразно зонтичное исполнение. Пример Г. зонтичного типа – генератор Красноярской ГЭС (частота вращения 93,8 об/мин, диаметр ротора 16 м, масса 1640 т). Для быстроходных Г. меньших габаритов предпочтительна конструкция подвесного типа, которая по сравнению с зонтичной обладает большей устойчивостью к механич. колебаниям ротора, имеет меньший диаметр опорного подшипника; проще в монтаже. Примером может служить Г., установленный на Братской ГЭС, с частотой вращения 125 об/мин, диаметром ротора 10 м и массой 1450 т.
Для охлаждения крупных генераторов (до 300 МВт) обычно применяется замкнутая система вентиляции: косвенная, или поверхностная, когда воздух обдувает обмотку с поверхности, и форсированная, когда воздух подаётся внутрь проводника с током или между проводниками. Более эффективно охлаждение обмоток статора дистиллированной водой при форсированном возд. охлаждении обмотки ротора. Применение форсированного охлаждения снижает расход изоляции, меди для обмоток и стали для магнитопроводов.
Возбуждение Г. обычно осуществляется от вспомогат. генератора постоянного тока (т. н. возбудителя), установленного на валу Г.; для крупных Г. дополнительно предусмотрен подвозбудитель для питания током вспомогат. генератора. В некоторых случаях для этой цели используется вспомогат. синхронный генератор с выпрямителями или тиристорная система возбуждения.
Первые отеч. Г. мощностью 7,25 МВт созданы в 1925 на заводе «Электросила» (г. Ленинград) для Волховской ГЭС. В нач. 1930-х гг. на Днепровской ГЭС установлены Г. мощностью 65 МВт, а в 1939–40 изготовлены крупнейшие для того времени Г. для Угличской и Рыбинской ГЭС. Позднее были созданы уникальные Г. для Братской (1960) и Красноярской (1964) ГЭС мощностью 225 и 508 МВт и капсульные Г. (20 МВт) с водяным охлаждением для Череповецкой ГЭС; установлены обратимые гидроагрегаты на Киевской гидроаккумулирующей электростанции. В 1966 на заводе «Уралэлектротяжмаш» изготовлен опытный высоковольтный (110 кВ) Г. мощностью 20 МВт. Для установки на Саяно-Шушенской ГЭС в 1980-х гг. на заводе «Электросила» созданы самые мощные Г. на 715 МВт.