|
Турбогенератор представляет собой быстроходную горизонтальную электрическую машину с неподвижным статором и вращающимся цилиндрическим неявнополюсным ротором. Большая частота вращения турбогенераторов обусловлена тем, что с ее повышением возрастает экономичность работы паровых турбин и уменьшаются габариты турбин и генераторов. В соответствии с частотой переменного тока 50 Гц отечественная промышленность изготовляет в основном двухполюсные турбогенераторы с номинальной частотой вращения 3000 об/мин. Для атомных электростанций с относительно низкими параметрами пара целесообразно применение более тихоходных четырехполюсных турбогенераторов с номинальной частотой вращения 1500 об/мин. Это позволило ввести стандартную шкалу номинальных мощностей: 2,5; 4; 6; 12; 32; 63; 100; 160; 200; 300; 500; 800; 1000; 1200; 1600; 2000 МВт.
Статор турбогенератора имеет стальной корпус, который с торцов закрыт сварными щитами. Корпуса турбогенераторов с водородным охлаждением выполняют газонепроницаемыми и механически более прочными. Сердечник статора состоит из отдельных пакетов, собранных с целью уменьшения вихревых токов из изолированных лаком листов стали толщиной 0,5 мм и имеющих форму сегмента. В машинах небольшой мощности для сердечника используется горячекатаная сталь, а в генераторах мощностью более 100 МВт - холоднокатаная электротехническая сталь. Последняя имеет повышенную магнитную проницаемость и пониженные удельные потери мощности. Применение холоднокатаной стали позволяет также значительно уменьшить размеры сердечника и соответственно расход меди для обмотки. Для охлаждения стали статора пакеты имеют аксиальные каналы и отделены друг от друга радиальными вентиляционными каналами. В пазах сердечника статора расположена обмотка статора. В современных турбогенераторах для статора применяют двухслойную петлевую обмотку с укороченным шагом, которая состоит из верхних и нижних стержней, соединяемых в лобовых частях пайкой. Чтобы уменьшить явление поверхностного эффекта, стержни набирают из проводников небольшого сечения. В турбогенераторах с поверхностным воздушным и водородным охлаждением эти проводники имеют сплошное сечение, а в турбогенераторах с непосредственным охлаждением обмотки статора водородом или водой стержни набирают из проводников сплошного сечения и полых проводников, внутри которых циркулирует водород или вода. Элементарные проводники обычно выполняют из электротехнической меди и изолируют друг от друга двойным тонким асбестовым или стекловолокнистым покрытием. Для изоляции стержней друг от друга и от корпуса применяют непрерывную, так называемую компаундированную изоляцию класса В. В настоящее время применяют новые сорта более тонкой термореактивной изоляции класса В, обладающей повышенными механическими и термическими свойствами.
Ротор турбогенератора устанавливают на двух подшипниках скольжения, которые имеют принудительную смазку маслом под давлением от масляной системы турбины. В материале ротора ввиду большой частоты вращения возникают значительные механические напряжения. Поэтому роторы крупных турбогенераторов изготовляют из цельной поковки высоколегированной стали, обладающей высокими механическими (ми магнитными) свойствами, а роторы турбогенераторов малой мощности - из углеродистой стали. На поверхности бочки ротора фрезеруют пазы, в которые укладывают обмотку возбуждения. Пазы закрывают клиньями из высокопрочных, немагнитных (для уменьшения потока рассеяния ротора) материалов: немагнитной стали, бронзы, дюралюминия. Лобовые части обмотки ротора удерживаются от смещения бандажными кольцами (каппами). В последних возникают еще большие механические напряжения, чем в теле ротора, так как диаметр бандажного кольца больше диаметра ротора. Кроме того, в кольцах возникают вихревые токи, которые могут создать опасные нагревы. В связи с этим у крупных турбогенераторов бандажные кольца выполняют из немагнитной высокопрочной (аустенитной) стали или титана. Место посадки бандажных колец на ротор защищено изоляцией, которая препятствует замыканию через бандаж токов, возникающих в бочке ротора при несимметричных и асинхронных режимах работы генератора. Для обмотки ротора небольших турбогенераторов используют электролитическую медь, а крупных турбогенераторов - медь с присадкой серебра (0,03-0,1%), так как в чистой меди под действием больших центробежных сил и термических напряжений, возникающих при повышенных нагрузках, частых пусках и остановках, появляются остаточные деформации, которые могут привести к разрушению обмотки. Стержни обмотки ротора набирают из отдельных проводников. В турбогенераторах с поверхностным охлаждением обмотки ротора проводники имеют сплошное сечение, а при непосредственном охлаждении обмотки ротора водородом или водой применяют проводники профильных сечений; такие проводники образуют вентиляционные каналы, по которым циркулирует охлаждающая среда. Для изоляции обмотки ротора применяют миканит, а в последнее время и материалы с повышенными механическими и термическими свойствами - текло, термореактивные лаки и эпоксидные смолы.
Обмотка ротора с помощью токопровода соединяется с контактными кольцами (в машинах с бесщеточной системой возбуждения кольца отсутствуют). Их изготовляют из износоустойчивой стали. В крупных машинах ввиду больших токов возбуждения и необходимости размещения большого количества щеток применяют сдвоенные кольца со специальным воздушным охлаждением, а для уменьшения потерь на трение - кольца с уменьшенным диаметром.
|
На уровень вверх
Купить