Paano nakaayos ang mga magkakasabay na turbos at hydrogenerator?

Sa hydroelectric power plants, ang mga generator ay pinapatakbo ng mga water turbine na umiikot sa bilis na 68 hanggang 250 rpm. Para sa mas mahusay na paggamit ng enerhiya ng singaw, ang mga turbin ay itinayo bilang mga high-speed turbine na may bilis ng pag-ikot na 3000 rpm. Available din ang mga thermal plant sa malalaking pang-industriya na negosyo.

Ang mga alternator ay mas simple sa disenyo at maaaring itayo nang may higit na kapangyarihan kaysa sa mga generator ng DC.

Karamihan sa mga kasabay na makina ay gumagamit ng isang baligtad na disenyo kumpara sa Mga makinang DC, ibig sabihin. ang sistema ng paggulo ay matatagpuan sa rotor at ang armature winding sa stator. Ito ay dahil sa ang katunayan na ito ay mas madaling magbigay ng isang medyo mababang kasalukuyang sa paggulo coil sa pamamagitan ng sliding contact kaysa sa supply ng kasalukuyang sa operating coil. Ang magnetic system ng isang kasabay na makina ay ipinapakita sa Fig. 1.

Ang mga pole ng paggulo ng kasabay na makina ay matatagpuan sa rotor.Ang mga pole core ng mga electromagnet ay ginawa sa parehong paraan tulad ng sa direktang kasalukuyang mga makina. Sa nakatigil na bahagi, ang stator, mayroong isang core 2, na gawa sa insulated sheet ng mga de-koryenteng bakal, sa mga channel kung saan mayroong isang gumaganang likid para sa alternating kasalukuyang - karaniwang tatlong-phase.

kanin. 1. Magnetic system ng isang kasabay na makina

Kapag umiikot ang rotor, ang isang alternating emf ay na-induce sa armature winding, ang dalas nito ay direktang proporsyonal sa bilis ng rotor. Ang alternating current na dumadaloy sa working coil ay lumilikha ng sarili nitong magnetic field. Ang rotor at ang field ng working coil ay umiikot sa parehong dalas - sabaysabay… Sa motor mode, ang umiikot na working field ay nagdadala ng mga magnet ng excitation system, at sa generator mode, vice versa.

Tingnan dito para sa higit pang mga detalye: Layunin at pag-aayos ng mga kasabay na makina

Isaalang-alang ang pagdidisenyo ng pinakamalakas na makina — mga turbo at hydrogenerator... Ang mga turbine generator ay pinapatakbo ng mga steam turbine, na pinakamatipid sa mataas na bilis. Samakatuwid, ang mga generator ng turbine ay ginawa gamit ang isang minimum na bilang ng mga pole ng sistema ng paggulo - dalawa, na tumutugma sa isang maximum na bilis ng pag-ikot ng 3000 rpm sa isang pang-industriya na dalas ng 50 Hz.

Ang pangunahing problema ng turbogenerator engineering ay ang paglikha ng isang maaasahang makina na may limitasyon ng mga halaga ng mga de-koryenteng, magnetic, mekanikal at thermal load. Ang mga kinakailangang ito ay nag-iiwan ng imprint sa buong disenyo ng makina (Larawan 2).

kanin. 2. Pangkalahatang view ng turbine generator: 1 — slip rings at brush apparatus, 2 — bearing, 3 — rotor, 4 — rotor strip, 5 — stator winding, 6 — stator, 7 — stator windings, 8 — fan.

Ang rotor ng isang turbine generator ay ginawa sa anyo ng isang solidong forging na may diameter na hanggang 1.25 m, isang haba ng hanggang 7 m (nagtatrabaho na bahagi). Ang kabuuang haba ng forging, na isinasaalang-alang ang baras, ay 12 - 15 m. Ang mga channel ay giniling sa nagtatrabaho na bahagi, kung saan inilalagay ang excitation coil. Kaya, ang isang cylindrical bipolar electromagnet na walang malinaw na tinukoy na mga pole ay nakuha.

Sa paggawa ng mga generator ng turbine, ang pinakabagong mga materyales at solusyon sa disenyo ay ginagamit, lalo na, ang direktang paglamig ng mga aktibong bahagi sa pamamagitan ng mga jet ng isang cooling agent - hydrogen o likido. Upang makakuha ng mataas na kapangyarihan, kinakailangan upang madagdagan ang haba ng makina, na nagbibigay dito ng napakaespesyal na hitsura.

Ang mga hydro generator (Larawan 3) ay makabuluhang naiiba sa konstruksyon mula sa mga generator ng turbine. Ang kahusayan ng pagpapatakbo ng hydraulic turbine ay nakasalalay sa bilis ng daloy ng tubig, i.e. pagsisikap. Imposibleng lumikha ng mataas na presyon sa mga patag na ilog, samakatuwid ang bilis ng pag-ikot ng turbine ay napakababa - mula sampu hanggang daan-daang mga rebolusyon bawat minuto.

Upang makakuha ng pang-industriya na dalas na 50 Hz, ang mga mababang bilis na makina ay dapat gawin gamit ang isang malaking bilang ng mga pole. Upang mapaunlakan ang isang malaking bilang ng mga pole, kinakailangan upang madagdagan ang diameter ng rotor ng hydrogenerator, kung minsan hanggang sa 10-11 m.

kanin. 3. Paayon na seksyon ng isang umbrella hydrogen generator: 1 — rotor hub, 2 — rotor rim, 3 — rotor pole, 4 — stator core, 5 — stator winding, 6 — cross beam, 7 — brake, 8 — thrust bearing, 9 - manggas ng rotor.

Ang pagbuo ng malalakas na turbos at hydro generator ay isang hamon sa engineering.Ito ay kinakailangan upang malutas ang isang bilang ng mga isyu ng mekanikal, electromagnetic, thermal at bentilasyon kalkulasyon at upang matiyak ang manufacturability ng istraktura sa produksyon. Tanging ang makapangyarihang disenyo at mga production team at kumpanya lamang ang makakahawak sa mga gawaing ito.

Ang mga istruktura ng iba't ibang uri ay lubhang kawili-wili. magkasabay na micromachine, kung saan malawakang ginagamit ang permanenteng magnet at reactive system, i.e. mga sistema kung saan ang gumaganang magnetic field ay hindi nakikipag-ugnayan sa excitation magnetic field, ngunit sa ferromagnetic salient pole ng rotor, na walang paikot-ikot.

Ngunit ang pangunahing teknolohikal na lugar kung saan ang mga kasabay na makina ay walang kakumpitensya ngayon ay enerhiya. Ang lahat ng mga generator sa mga power plant, mula sa pinakamalakas hanggang sa mga mobile, ay nakabatay sa mga kasabay na makina.

Tungkol naman sa kasabay na mga motor, kung gayon ang kanilang mahinang lugar ay ang problema sa pagsisimula. Sa pamamagitan ng kanyang sarili, ang isang kasabay na motor ay karaniwang hindi maaaring mapabilis. Upang gawin ito, nilagyan ito ng isang espesyal na panimulang coil na gumagana sa prinsipyo ng isang asynchronous na makina, na nagpapalubha sa disenyo at sa simula ng proseso mismo. Samakatuwid, ang mga kasabay na motor ay karaniwang magagamit sa medium hanggang mataas na mga rating ng kapangyarihan.

Ang figure sa ibaba ay nagpapakita ng pagbuo ng isang turbine generator.

Ang rotor 1 ng generator ay gawa sa steel forging, kung saan ang mga grooves ay giniling para sa excitation coil, na hinimok ng isang espesyal na DC machine 10, na tinatawag na exciter. Ang kasalukuyang sa rotor winding ay ibinibigay sa pamamagitan ng slip rings na isinara ng pabahay 9, ang mga wire ng rotor winding ay konektado sa kanila.

Kapag umiikot, ang rotor ay gumagawa ng isang malaking sentripugal na puwersa.Sa mga grooves ng rotor, ang paikot-ikot ay hawak ng mga wedge ng metal, at ang mga singsing na nagpapanatili ng bakal 7 ay pinindot laban sa mga bahagi sa harap.

Ang stator ay binuo mula sa naselyohang mga sheet 2 ng espesyal na de-koryenteng bakal, na pinalakas sa isang frame 3 na hinangin mula sa sheet na bakal. Ang bawat dahon ng stator ay binubuo ng ilang bahagi, na tinatawag na mga segment, na naayos na may 4 na bolts.

Sa mga channel ng stator, ang isang coil 6 ay inilatag, sa mga wire kung saan ang mga puwersa ng electromotive ay sapilitan kapag umiikot ang rotor. Ang mga puwersa ng electromotive ng mga wire na konektado sa serye ay tumataas at isang boltahe ng ilang libong volts ay nabuo sa mga terminal 12. Kapag ang mga alon ay dumadaloy sa pagitan ng mga paikot-ikot na mga wire, ang mga malalaking pwersa ay nilikha. Samakatuwid, ang mga harap na bahagi ng stator winding ay konektado ng mga singsing 5.

Ang rotor ay umiikot sa mga bearings 8. Sa pagitan ng tindig at ang base plate ay inilatag ang isang circuit-breaking na pagkakabukod, kung saan ang mga alon ng tindig ay maaaring sarado. Ang pangalawang tindig ay ginawa kasama ng isang steam turbine.

Upang palamig ang generator, ang stator ay nahahati sa magkahiwalay na mga pakete, sa pagitan ng kung saan matatagpuan ang mga duct ng bentilasyon. Ang hangin ay hinihimok ng mga tagahanga 11 na naka-mount sa rotor.

Upang palamig ang makapangyarihang mga generator, kinakailangan na itulak ang isang malaking halaga ng hangin sa pamamagitan ng mga ito, na umaabot sa sampu-sampung metro kubiko bawat segundo.

Kung ang paglamig ng hangin ay kinuha mula sa lugar ng istasyon, kung gayon sa pagkakaroon ng pinakamaliit na dami ng alikabok (ilang milligrams bawat metro kubiko) sa loob nito, ang generator ay kontaminado ng alikabok sa maikling panahon. Samakatuwid, ang mga generator ng turbine ay binuo na may saradong sistema ng bentilasyon.

Ang hangin, na pinainit kapag dumadaan sa mga channel ng bentilasyon ng generator, ay pumapasok sa mga espesyal na air cooler na matatagpuan sa ilalim ng casing ng turbine generator.

Doon, ang pinainit na hangin ay dumadaan sa pagitan ng mga finned tubes ng air cooler, kung saan dumadaloy ang tubig, at pinalamig. Pagkatapos ay ibabalik ang hangin sa mga bentilador, na nagtutulak dito sa mga duct ng bentilasyon. Sa ganitong paraan, ang generator ay patuloy na pinapalamig na may parehong hangin at alikabok ay hindi makapasok sa loob ng generator.

Ang bilis sa kahabaan ng circumference ng rotor ng isang turbine generator ay lumampas sa 150 m / s. Sa bilis na ito, ang isang malaking halaga ng enerhiya ay ginugol sa alitan ng rotor sa hangin. Halimbawa, sa isang turbine generator na may lakas na 50,000 kWVt, ang pagkawala ng enerhiya dahil sa air friction ay 53% ng kabuuan ng lahat ng pagkalugi.

Upang mabawasan ang mga pagkalugi na ito, ang panloob na espasyo ng makapangyarihang mga generator ng turbine ay napuno hindi ng hangin, ngunit ng hydrogen. Ang hydrogen ay 14 na beses na mas magaan kaysa sa hangin, iyon ay, mayroon itong katulad na mas mababang density, dahil sa kung saan ang mga pagkalugi ng rotor friction ay makabuluhang nabawasan.

Upang maiwasan ang pagsabog ng oxyhydrogen, na nabuo mula sa pinaghalong hydrogen at oxygen sa hangin, ang isang mas mataas kaysa sa atmospheric pressure ay nakatakda sa loob ng generator. Samakatuwid, ang atmospheric oxygen ay hindi maaaring tumagos sa generator.

3D na modelo ng generator ng steam turbine:

Isang educational tape na nilikha ng pabrika ng mga gamit sa paaralan noong 1965:
Mga kasabay na generator