1. Турбо-, гидрогенераторы. Общие сведенья

Турбогенератор представляет со­бой быстроходную горизонтальную электрическую машину с неподвижным статором и вращаю­щимся цилиндрическим неявнополюсным ротором. Чем больше частота вращения турбогенераторов, тем больше экономичность работы паровых турбин и уменьшаются га­бариты турбин и генераторов. На f=50 Гц ~ тока отечест. промышленность изготовляет двухполюсные турбогенераторы n_НОМ = 3000 об/мин. Для атомных электро­станций с относительно низкими па­раметрами пара при­меняют тихоходных четырехполюсные турбогенераторы с n_НОМ = 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. С татор 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 рис.1, 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. Холоднокатаная сталь позволяет уменьшить раз­меры сердечника и 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, внури кото­рых циркулирует водород или вода. Ротор турбогенератора устанав­ливают на двух подшипниках сколь­жения, которые имеют принудитель­ную смазку маслом под давлением от масляной системы турбины. Роторы крупных тур­богенераторов изготов­ляют из цельной поковки высоколе­гированной стали, обладающей вы­сокими механическими (и 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. Лобовые части обмотки ротора удерживаются от смещения бандажными кольцами (каппами). В них возникают еще боль­шие механические напряжения в свя­зи с этим у крупных турбогенерато­ров бандажные кольца выполняют из немагнитной высокопрочной (аустенитной) стали или титана. Для обмотки ротора небольших турбоге­нераторов используют электролити­ческую медь, а крупных турбогене­раторов— медь с присадкой се­ребра (0,03—0,1%), так как в чис­той меди появляются оста­точные деформации, которые могут привести к разрушению обмотки. Стержни обмотки ротора набирают из отдельных проводников. Обмотка ротора с помощью токопровода соединяется с контактными кольцами (в машинах с бесщеточ­ной системой возбуждения кольца отсутствуют). Их изготовляют из износоустойчивой стали.

2. ГИДРОГЕНЕРАТОРЫ относятся к числу тихоходных электрических машин. Их частота вращения ниже частоты враще­ния турбогенераторов и, может иметь различные значения — от несколь­ких десятков до нескольких сотен оборотов в минуту, так как частота вращения гидротурбин зависит от напора и расхода воды в створе ре­ки. Гидрогенераторы делят на вер­тикальные и горизонтальные. Гид­рогенераторы средней и большой мощности имеют вертикальное ис­полнение, а гидрогенераторы не­большой мощности — горизонталь­ное. Вертикальные гидрогенераторы имеют один опорный подшипник (подпятник), общий для всего гидроагрегата турбина — ге­нератор. Подпятник воспринимает большую нагрузку, и передает ее крестовине. Радиальные усилия, действую­щие на ротор, воспринимают два направляющих подшипника. Они же обеспечивают вертикальное положе­ние ротора. В зависимости от расположения подпятника различают гидрогенера­торы подвесного и зонтичного типов. В гидрогенераторе подвесного типа подпятник находится над ротором, а зон­тичного типа он нахо­дится под ротором. Подвесное исполне­ние обеспечивает ему более высокую механическую устойчивость и свободный до­ступ к подпятнику, а зонтичное исполнение позволяет уменьшить массу агрега­та, снизить его высоту и соответст­венно высоту всего здания. Корпус статора гидрогенератора выполняют сварным из листовой стали, причем при наружном диа­метре корпуса более 4 м по услови­ям перевозки корпус и сердечник статора выполняют разъемными, в виде нескольких секторов. Как и у турбогенераторов, сердечник гидро­генератора состоит из отдельных пакетов, которые для не больших генераторов собирают из листов горячекатаной стали, а для крупных генераторов — из листов холоднокатаной стали. Пакеты раз­деляют вентиляционными радиаль­ными каналами. Ввиду большой разницы в часто­тах вращения гидрогенераторов и турбогенераторов существует прин­ципиальное различие в конструкции пх роторов. Гидрогенератор имеет явнополюсный ротор, ко­торый представляет собой своеоб­разное колесо большого диаметра, состоящее из внутренней части — остова, насаживаемого с помощью втулки на вал, и наружной части — обода, собранного из штампованных сегментов. На ободе располагают полюсы с обмоткой возбуждения. Чем меньше частота вращения гид­рогенератора, тем большее число полюсов и катушек необходимо раз­местить на ободе. Поэтому у тихо­ходных гидрогенераторов диаметр ротора значительно больше, чем у быстроходных. Увеличение мощнос­ти гидрогенератора при неизменной частоте вращения также приводит к увеличению его диаметра. При боль­ших диаметрах ротора в ободе воз­никают значительные механические напряжения, особенно при угонной частоте вращения, которая превы­шает номинальную в 2—3 раза и имеет место при сбросе нагрузки в случае отказа системы регулиро­вания. Это может вызвать вибрацию и смещение центра тяжести ротора. Для устранения опасных смешений применяют горячую насадку обода па остов ротора. Полюсы ротора со­стоят из стального сердечника, соб­ранного из отдельных пластин листовой стали или выполненного массивным из стальной поковки, и катушки обмотки возбуждения, на­мотанной из неизолированных мед-пых проводников прямоугольного се­чения. Контактные кольца роторов гид­рогенераторов выполняют из стали. В крупных гидрогенераторах каж­дое кольцо состоит из двух полуко­лец.