동기식 터보와 수소 발생기는 어떻게 배열되어 있습니까?

수력 발전소에서 발전기는 68~250rpm의 속도로 회전하는 수차에 의해 구동되며, 화력 발전소에서는 증기 터빈과 터빈 발전기로 구성된 터빈 장치에서 전기 에너지가 생성됩니다. 증기 에너지를 더 잘 사용하기 위해 터빈은 회전 속도가 3000rpm인 고속 터빈으로 제작되며 대규모 산업 기업에서도 화력 발전소를 이용할 수 있습니다.

교류 발전기는 설계가 간단하고 DC 발전기보다 훨씬 더 많은 전력으로 제작할 수 있습니다.

대부분의 동기식 기계는 직류 기계, 즉. 여기 시스템은 회전자에 있고 전기자 권선은 고정자에 있습니다. 이는 구동 코일에 전류를 공급하는 것보다 슬라이딩 접점을 통해 여자 코일에 상대적으로 낮은 전류를 공급하는 것이 더 쉽기 때문입니다. 동기식 기계의 자기 시스템은 그림 1에 나와 있습니다. 1.

동기 기계의 여기 극은 회 전자에 있습니다.전자석의 극심은 직류 기계와 같은 방식으로 만들어집니다. 고정 부분 인 고정자에는 전기 강판의 절연 시트로 만들어진 코어 2가 있으며 채널에는 일반적으로 3 상 교류 코일이 있습니다.

쌀. 1. 동기 기계의 자기 시스템

회 전자가 회전하면 전기자 권선에 교류 EMF가 유도되며 그 주파수는 회 전자의 속도에 정비례합니다. 작동 코일을 통해 흐르는 교류는 자체 자기장을 생성합니다. 로터와 작동 코일의 필드는 동일한 주파수로 회전합니다. 동시에... 모터 모드에서 회전 작업 필드는 여기 시스템의 자석을 수반하며 발전기 모드에서는 그 반대도 마찬가지입니다.

자세한 내용은 여기를 참조하십시오. 동기 기계의 목적과 배치

가장 강력한 기계 설계 고려 — 터보 및 수소 발생기... 터빈 발전기는 증기 터빈으로 구동되며 고속에서 가장 경제적입니다. 따라서 터빈 발전기는 여기 시스템의 최소 극 수(2개)로 만들어지며, 이는 산업 주파수 50Hz에서 최대 회전 속도 3000rpm에 해당합니다.

터보 제너레이터 엔지니어링의 주요 문제는 전기, 자기, 기계 및 열 부하의 한계 값을 가진 신뢰할 수 있는 기계를 만드는 것입니다. 이러한 요구 사항은 기계의 전체 설계에 흔적을 남깁니다(그림 2).

쌀. 2. 터빈 발전기의 일반 보기: 1 — 슬립 링 및 브러시 장치, 2 — 베어링, 3 — 로터, 4 — 로터 스트립, 5 — 고정자 권선, 6 — 고정자, 7 — 고정자 권선, 8 — 팬.

터빈 발전기의 로터는 직경이 최대 1.25m, 길이가 최대 7m(작동 부품)인 단단한 단조 형태로 만들어집니다. 샤프트를 고려한 단조의 총 길이는 12-15m이며 여기 코일이 배치되는 작업 부분에서 채널이 밀링됩니다. 따라서 명확하게 정의된 극이 없는 원통형 양극 전자석이 얻어진다.

터빈 발전기의 생산에는 최신 재료 및 설계 솔루션이 사용되며, 특히 냉각제(수소 또는 액체)의 분사로 활성 부품을 직접 냉각합니다.고출력을 얻으려면 길이를 늘릴 필요가 있습니다. 매우 특별한 모양을 제공합니다.

수력 발전기(그림 3)는 터빈 발전기와 구성이 상당히 다릅니다. 수력 터빈 작동의 효율성은 물의 흐름 속도에 따라 달라집니다. 노력. 평평한 강에서 높은 압력을 생성하는 것은 불가능하므로 터빈의 회전 속도는 분당 수십에서 수백 회전으로 매우 낮습니다.

50Hz의 산업 주파수를 얻으려면 이러한 저속 기계는 많은 수의 극으로 만들어져야 합니다. 많은 수의 극을 수용하려면 수소 발생기의 회전자 직경을 때로는 최대 10-11m까지 늘려야 합니다.

쌀. 3. 우산 수소 발생기의 종단면: 1 — 로터 허브, 2 — 로터 림, 3 — 로터 폴, 4 — 고정자 코어, 5 — 고정자 권선, 6 — 크로스 빔, 7 — 브레이크, 8 — 스러스트 베어링, 9 - 로터 슬리브.

강력한 터보와 수력 발전기를 만드는 것은 엔지니어링 과제입니다.기계, 전자기, 열 및 환기 계산의 여러 문제를 해결하고 생산 구조의 제조 가능성을 보장해야 합니다. 강력한 설계 및 생산 팀과 회사만이 이러한 작업을 처리할 수 있습니다.

다른 유형의 구조는 매우 흥미 롭습니다. 동기 마이크로머신, 영구 자석 및 반응 시스템이 널리 사용되는 곳, 즉 작동 자기장이 여기 자기장과 상호 작용하지 않고 권선이 없는 회전자의 강자성 돌극과 상호 작용하는 시스템.

그러나 오늘날 동기식 기계에 경쟁자가 없는 주요 기술 영역은 에너지입니다. 가장 강력한 발전기부터 이동식 발전기에 이르기까지 발전소의 모든 발전기는 동기 기계를 기반으로 합니다.

에 관해서는 동기 모터, 그들의 약점은 시작 문제입니다. 일반적으로 동기식 모터는 자체적으로 가속할 수 없습니다. 이를 위해 비동기 기계의 원리로 작동하는 특수 시동 코일이 장착되어 있어 설계와 시동 프로세스 자체가 복잡합니다. 따라서 동기식 모터는 일반적으로 중간에서 높은 전력 등급으로 제공됩니다.

아래 그림은 터빈 발전기의 구조를 보여줍니다.

발전기의 회전자(1)는 여자기로 불리는 특수 DC 기계(10)에 의해 구동되는 여기 코일용 홈이 가공된 단조강으로 만들어진다. 회 전자 권선에 대한 전류는 하우징 (9)에 의해 닫힌 슬립 링을 통해 공급되며 회 전자 권선의 와이어가 연결됩니다.

회전할 때 로터는 큰 원심력을 생성합니다.회 전자의 홈에서 권선은 금속 쐐기로 고정되고 강철 고정 링 7은 전면 부분에 눌려 있습니다.

고정자는 강판으로 용접된 프레임 3에서 보강된 특수 전기 강판의 스탬핑 시트 2로 조립됩니다. 각 고정자 리프는 4개의 볼트로 고정되는 세그먼트라고 하는 여러 부품으로 구성됩니다.

고정자의 채널에는 회 전자가 회전 할 때 기전력이 유도되는 와이어에 코일 (6)이 놓여 있습니다. 직렬 연결된 권선의 기전력이 증가하고 단자(12)에 수천 볼트의 전압이 생성된다. 권선 사이에 전류가 흐르면 큰 힘이 생성됩니다. 따라서 고정자 권선의 앞부분은 링 5로 연결됩니다.

회전자는 베어링 8에서 회전합니다. 베어링과 베이스 플레이트 사이에는 베어링 전류를 차단할 수 있는 회로 차단 절연체가 놓여 있습니다. 두 번째 베어링은 증기 터빈과 함께 만들어집니다.

발전기를 냉각하기 위해 고정자는 별도의 패키지로 나뉘며 그 사이에 환기 덕트가 있습니다. 공기는 로터에 장착된 팬(11)에 의해 구동됩니다.

강력한 발전기를 식히려면 초당 수십 입방 미터에 달하는 엄청난 양의 공기를 발전기에 밀어 넣어야 합니다.

스테이션 구내에서 냉각 공기를 가져 오면 먼지가 가장 적기 때문에 (입방 미터당 몇 밀리그램) 발전기가 단시간에 먼지로 오염됩니다. 따라서 터빈 발전기는 폐쇄 환기 시스템으로 제작됩니다.

발전기의 환기 채널을 통과할 때 가열되는 공기는 터빈 발전기 케이싱 아래에 있는 특수 공기 냉각기로 들어갑니다.

거기에서 가열된 공기는 물이 흐르는 공기 냉각기의 핀 튜브 사이를 통과하고 냉각됩니다. 그런 다음 공기는 환기 덕트를 통해 공기를 추진하는 팬으로 되돌아갑니다. 이런 식으로 발전기는 동일한 공기로 지속적으로 냉각되어 먼지가 발전기 내부로 들어갈 수 없습니다.

터빈 발전기의 회 전자 둘레 속도는 150m / s를 초과합니다. 이 속도에서는 공기 중에서 로터의 마찰에 많은 양의 에너지가 소비됩니다. 예를 들어, 50,000kWVt의 출력을 가진 터빈 발전기에서 공기 마찰로 인한 에너지 손실은 전체 손실 합계의 53%입니다.

이러한 손실을 줄이기 위해 강력한 터빈 발전기의 내부 공간은 공기가 아닌 수소로 채워집니다. 수소는 공기보다 14배 가볍습니다. 즉, 밀도가 비슷하여 회전자 마찰 손실이 크게 줄어듭니다.

공기 중의 수소와 산소의 혼합물로 형성된 산수소의 폭발을 방지하기 위해 발생기 내부에는 대기압보다 높은 압력이 설정되어 있습니다. 따라서 대기 중의 산소가 발전기에 침투할 수 없습니다.

증기 터빈 발전기의 3D 모델:

1965년 학용품 공장에서 만든 교육용 테이프:
동기 발전기