3. Особенности конструктивного выполнения гидрогенераторов и турбогенераторов

В зависимости от мощности турбины и напора воды частота вращения гидрогенераторов изменяется от 50 до 600 об/мин. Большие частоты вращения соответствуют высоконапорным ГЭС с турбинами небольшой мощности, меньшие частоты — низконапорным ГЭС с крупными турбинами.

Турбогенераторы, как правило, выполняются на частоту вращения 3000 об/мин и имеют соответственно число пар полюсов p = 1. При p = 2 изготовляются турбогенераторы для атомных электростанций (АЭС), где при имеющихся параметрах пара иногда не удается получить частоту вращения турбины более 1500 об/мин.

Особенности условий работы гидрогенератора и турбогенератора влияют на конструкцию этих машин.

Гидрогенераторы выполняются преимущественно с вертикальной осью вращения. Турбина располагается под гидрогенератором, и ее вал, несущий рабочее колесо, сопрягается с валом генератора с помощью фланцевого соединения. Так как частота вращения мала, а число полюсов велико, ротор генератора выполняется с большим диаметром и малой активной длиной. Обычно ротор имеет явнополюсное исполнение. Активные части в этой тихоходной машине занимают сравнительно малую долю ее общего объема. Большую часть объема занимают конструктивные части: опорный подшипник — подпятник, воспринимающий массу вращающихся частей генератора и турбины; направляющие подшипники, придающие оси ротора определенное положение в пространстве; верхняя и нижняя крестовины, несущие на себе подпятник и подшипники, корпус статора, остов ротора, воздухоохладители, маслоохладители и др. В зависимости от расположения подпятника вертикальные гидро­генераторы бывают подвесными (подпятник расположен над ротором) и зонтичными (подпятник расположен ниже остова ротора). Гидроагрегаты, объединяющие турбину и гидрогенератор, являются крупнейшими из используемых в промышленности машин. Их мощность достигает 200—600 МВ.А, высота 20—30 м. Гидрогенераторы, изготовленные для Саяно-Шушенской ГЭС, являются самыми мощными в мире. Они имеют мощность 715 MB.A при частоте вращения 143об/мин. Внешний диаметр генератора примерно 15м, диаметр его ротора 12м, длина магнитопровода статора 2,75м.

Турбогенераторы почти всегда выполняются с горизонтальной осью вращения. Диаметр ротора турбогенератора значительно меньше, чем его активная длина, ротор обычно имеет неявнополюсное исполнение. Предельный диаметр ротора при частоте вращения 3000 об/мин по условиям механической прочности составляет 1,2—1,25 м. Активная длина ротора по условиям механической жесткости не превышает 6—6,5 м. Активные части занимают в турбогенераторе относительно больший объем. Стремление к увеличению мощности в единице реализуется применительно к турбогенераторам за счет внедрения более интенсивных способов охлаждения без заметного увеличения габаритных размеров. Турбогенераторы мощностью 800—1000 МВт имеют практически такие же габаритные размеры, как турбогенераторы мощностью 100 MBт, и отличаются от последних только тем, что в них применяется непосредственное охлаждение проводников обмоток водородом, дистиллированной водой или маслом. В России освоен серийный выпуск турбогенераторов мощностью до 800 МВт.