Конструкция синхронного турбогенератора

Конструкция мощных синхронных машин в первую очередь определяется частотой вращения. Неявнополюсные синхронные машины турбогенераторы изготовляются с частотой вращения 3000 об/мин двухполюсном исполнении (р = 1) и 1500 об/мин в четырехполюсном исполнении (р = 2). В синхронных машинах с большим числом полюсов -гидрогенераторах — применяется явнополюсная конструкция ротора.

Турбоагрегат состоит из нескольких машин, соединенных между собой муфтами. Ротор турбогенератора соединяется муфтой с ротором паровой турбины. Таким образом, получается единый блок паровая турбина — турбогенератор

Синхронная машина состоит из неподвижной части — статора — и вращающейся части — ротора. Статоры синхронных машин в принципе не отличаются от статоров асинхронных двигателей, т. е. состоят из корпуса, сердечника и обмотки. Конструктивное исполнение статора синхронной машины может быть различным в зависимости от назначения и габаритов машины. Так, в многополюсных машинах большой мощности при наружном диаметре сердечника статора более 900 мм пластины сердечника делают из отдельных сегментов, которые при сборке образуют цилиндр сердечника статора. Корпуса статоров крупногабаритных машин делают разъемными, что необходимо для удобства транспортировки и монтажа этих машин. Роторы синхронных машин могут иметь две принципиально различающиеся конструкции: явнополюсную и неявнополюсную. В энергетических установках по производству электроэнергии переменного тока в качестве первичных (приводных) двигателей синхронных генераторов применяют в основном три вида двигателей: паровые турбины, гидравлические турбины либо двигатели внутреннего сгорания (дизели). Применение любого из перечисленных двигателей принципиально влияет на конструкцию синхронного генератора..

Паровая турбина работает при большой частоте вращения, поэтому приводимый ею во вращение генератор, называемый турбогенератором, является быстроходной синхронной машиной.

Рис. 1.10. Конструкция роторов синхронных машин

а - ротор с явно выраженными полюсами; б—ротор с неявно выраженными полюсами.

Роторы этих генераторов выполняют либо двухполюсными (n 1 = 3000 об/мин), либо четырехполюсными (n 1 = 1500 об/мин).

В процессе работы турбогенератора на его ротор действуют значительные центробежные силы. Поэтому по условиям механической прочности в турбогенераторах применяют неявнополюсный ротор, имеющий вид удлиненного стального цилиндра с профрезерованными на поверхности продольными пазами для обмотки возбуждения (см. рис. 1.9, б). Сердечник неявнополюсного ротора изготовляют в виде цельной стальной поковки вместе с хвостовиками (концами вала) или же делают сборным. Обмотка возбуждения неявнополюсного ротора занимает лишь ⅔ его поверхности (по периметру). Оставшаяся ⅓ поверхности образует полюсы. Для защиты лобовых частей обмотки ротора от разрушения действием центробежных сил ротор с двух сторон прикрывают стальными бандажными кольцами (каппами), изготовляемыми обычно из немагнитной стали.

Рис. 1.11. Турбогенератор

1 – возбудитель, 2 – корпус, 3 – сердечник статора, 4 – секции водородного охлаждения, 5 - ротор

Асинхронный двигатель