Генератор

Электрический генератор — устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

Описание

При исследовании энергосистем под термином генератор обычно понимают электрическую машину преобразующую механическую энергию в электрическую. В зависимости от типа электрической машины различают:

• Асинхронный генератор.
• Синхронный генератор.
• Генератор постоянного тока.

Наиболее мощные генераторы это синхронные генераторы. В свою очередь они делятся на две большие группы:

• Турбогенераторы.
• Гидрогенераторы.

Полная мощность генератора, также как и диапазон регулирования определяется по его PQ-диаграмме.

Проблема увеличения единичной мощности

Основной тенденцией в генераторостроении является увеличение единичной мощности генераторов. Это связано с уменьшением их удельной стоимости, стоимости обслуживания и др. В настоящее время увеличение мощности становится возможным лишь за счёт максимального использования внутренних резервов, за счёт интенсификации электромагнитных параметров.

Номинальная активная мощность генератора приближенно может быть выражена следующей формулой

[math]\displaystyle P_{\text{ном}}=1,18 D^2 \cdot L \cdot A \cdot B \cdot n \cdot 10^{-6}[/math], кВт

где [math]D[/math] – диаметр ротора, м; [math]L[/math] – длина активной части турбогенератора, м; [math]\displaystyle A= j \sum (\frac{q}{100 D})[/math] средняя линейная нагрузка (ампер-витки на единицу длины окружности ротора) в номинальном режиме, А/см; [math]j[/math] – плотность тока обмотки возбуждения; [math]q[/math] – суммарная площадь элементарных проводников, заложенных в пазах ротора; [math] В[/math] – магнитная индукция на поверхности ротора при номинальном напряжении на холостом ходу генератора, Гс; [math]\displaystyle n=60 f/p[/math] – номинальная скорость вращения ТГ, об/мин, [math]f[/math] – частота переменного тока; [math]p[/math] – число пар полюсов.

Диаметр [math]D[/math] ограничивается величиной [math](1,25 – 1,5)[/math] м из-за больших центробежных сил, действующих на обмотку ротора и, как следствие, возможных деформаций обмотки возбуждения и клина паза ротора.

Длина [math]L[/math] активной части турбогенератора ограничивается величиной [math](6–8) D[/math] из-за прогиба вала и, как следствие, вибраций ротора. Дополнительно, прогиб вала приводит к увеличению воздушного зазора между ротором и статором, что влечет за собой снижение магнитной индукции. Наличие большого зуба приводит к разнице моментов сопротивления по продольной и поперечной осям ротора и, как следствие, к появлению вибрации.

Магнитная индукция ограничивается магнитной проницаемостью [math]\mu[/math] стальных поковок ротора и составляет [math]B=(0,8–1,2)[/math]Тл.

Единственным направлением роста единичной мощности турбогенераторов является увеличение плотности тока в обмотках статора и ротора, но это связано с совершенствованием системы охлаждения и усложнением системы её эксплуатации. Как следствие – современные генераторы работают на пределе своих параметров. Режимные отклонения, например тока, напряжения, индукции связаны с большой вероятностью аварийного отказа генератора

Серии генераторов и структуры условных обозначений типов

Серии турбогенераторов и структуры условных обозначений типов

Серия	Структура условного обозначения
Серия ТВ – турбогенераторы с косвенным водородным охлаждением обмоток статора и ротора и непосредственным охлаждением железа статора.	ТВ-Х-2УЗ: Т – турбогенератор; В – водородное охлаждение; Х – мощность, МВт; 2 – двухполюсное исполнение; УЗ – климатическое исполнение и категория размещения.
Серия ТВФ – турбогенераторы с непосредственным водородным охлаждением обмотки ротора и железа статора по схеме самовентиляции и косвенным охлаждением обмотки статора.	ТВФ-Х-2УЗ: Т – турбогенератор; В – водородное охлаждение; Ф – форсированное охлаждение обмотки ротора; Х – мощность, МВт; 2– двухполюсное исполнение; УЗ – климатическое исполнение и категория размещения.
Серия ТВВ – турбогенераторы с непосредственным водородным охлаждением обмотки ротора и железа статора по схеме самовентиляции и непосредственным водяным охлаждением обмотки статора.	ТВВ-Х-2УЗ: Т – турбогенератор; В – непосредственное водородное охлаждение обмотки ротора и железа статора; В – непосредственное водяное охлаждение обмотки статора; Х – мощность, МВт; 2 – двухполюсное исполнение; УЗ – климатическое исполнение и категория размещения.
Серия Т3В – турбогенераторы с полным водяным охлаждением. Непосредственное водяное охлаждение обмоток ротора и статора, также непосредственное водяное охлаждение железа сердечника статора.	Т3В-Х-2УЗ: Т – турбогенератор; 3В – полное водяное охлаждение; Х – мощность, МВт; 2 – двухполюсное исполнение; УЗ – климатическое исполнение и категория размещения.
Серия Т3ВА – асинхронизированные турбогенераторы с полным водяным охлаждением. Непосредственное водяное охлаждение обмоток ротора и статора, также непосредственное водяное охлаждение железа сердечника статора.	Т3ВА-Х-2УЗ: Т – турбогенератор; 3В – полное водяное охлаждение; А – асинхронизированный; Х – активная мощность, МВт; 2 – двухполюсное исполнение; УЗ – климатическое исполнение и категория размещения.
Серия ТФ – турбогенераторы с форсированной воздушной системой охлаждения. Охлаждение обмотки ротора – непосредственное или косвенное, в зависимости от типа генератора.	ТФ-Х-2УЗ: Т – турбогенератор; Ф – форсированное воздушное охлаждение; Х – мощность, МВт; 2 – двухполюсное исполнение; УЗ– климатическое исполнение и категория размещения.
Серия Т3Ф – турбогенераторы с форсированной воздушной системой охлаждения. Отличаются от серии ТФ разделением потоков воздуха, охлаждающего статор и ротор.	ТФ-Х-2УЗ: Т – турбогенератор; 3Ф – форсированное воздушное охлаждение; Х – мощность, МВт; 2 – двухполюсное исполнение; УЗ – климатическое исполнение и категория размещения.
Серия ТВМ – турбогенераторы с масляным охлаждением активных и конструктивных частей статора при заполнении статора изоляционным маслом	ТВМ-Х-2УЗ: Т – турбогенератор; ВМ – водомасляное охлаждение; Х – активная мощность, МВт; 2 – двухполюсное исполнение; УЗ – климатическое исполнение и категория размещения.
Серия АСТГ – асинхронизированные турбогенераторы с непосредственным водородным охлаждением обмотки ротора и железа статора по замкнутому циклу и непосредственным водяным охлаждением обмотки статора.	АСТГ-Х-2УЗ: АС – асинхронизированный синхронный; ТГ – турбогенератор Х – активная мощность, МВт; 2 – двухполюсное исполнение; УЗ – климатическое исполнение и категория размещения.
Серия ТГВ – турбогенераторы с водородно-водяным охлаждением. Непосредственное водородное охлаждением обмотки ротора и железа статора, и непосредственное водяное охлаждение обмотки статора.	ТГВ-Х-2УЗ: ТГ – турбогенератор; В – водородно-водяное охлаждение обмоток; Х – активная мощность, МВт; 2 – двухполюсное исполнение; УЗ – климатическое исполнение и категория размещения.