ГИДРОГЕНЕРА́ТОР

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.