Ve srovnání s parním turbogenerátorem má hydrogenerátor následující vlastnosti:
(1) Rychlost je nízká. Rychlost otáčení je omezena vodní hlavou a obvykle je nižší než 750 ot./min, některé se pohybují jen v desítkách otáček za minutu.
(2) Počet magnetických pólů je velký. Vzhledem k nízké rychlosti je pro generování elektrické energie o frekvenci 50 Hz nutné zvýšit počet magnetických pólů, aby se magnetické pole řezného statorového vinutí mohlo stále měnit 50krát za sekundu.
(3) Konstrukce je velká co do rozměrů a hmotnosti. Na jedné straně je rychlost nízká; na druhé straně, v případě odmítnutí zátěže jednotky, aby se zabránilo prasknutí ocelové trubky způsobenému silným vodním rázem, musí být doba nouzového uzavření rozváděcí lopatky dlouhá, ale to způsobí příliš vysoký nárůst otáček jednotky. Proto musí mít rotor velkou hmotnost a setrvačnost.
(4) Obecně se používá vertikální osa. Aby se snížil zábor půdy a náklady na zařízení, velké a střední vodní generátory obvykle používají vertikální hřídel.
Hydrogenerátory lze rozdělit na vertikální a horizontální typy podle různého uspořádání jejich rotujících hřídelí: vertikální hydrogenerátory lze rozdělit na zavěšené a deštníkové typy podle různé polohy jejich axiálních ložisek.
(1) Zavěšený hydrogenerátor. Axiální ložisko je instalováno ve středu nebo horní části horního rámu rotoru, což má stabilní provoz a snadnou údržbu, ale výška je velká a investice do zařízení je vysoká.
(2) Deštníkový hydrogenerátor. Axiální ložisko je instalováno ve středním tělese nebo v jeho horní části spodního rámu rotoru. Obecně by velké hydrogenerátory se středními a nízkými otáčkami měly kvůli svým velkým konstrukčním rozměrům používat deštníkový typ, aby se snížila výška jednotky, ušetřila ocel a snížily se investice do zařízení. V posledních letech byla vyvinuta konstrukce s axiálním ložiskem instalovaným na horním krytu vodní turbíny, čímž lze snížit výšku jednotky.
2. Hlavní komponenty
Hydrogenerátor se skládá hlavně ze statoru, rotoru, axiálního ložiska, horního a dolního vodicího ložiska, horního a dolního rámu, ventilačního a chladicího zařízení, brzdového zařízení a budicího zařízení.
(1) Stator. Je to součástka pro výrobu elektrické energie, která se skládá z vinutí, železného jádra a pláště. Protože průměr statoru velkých a středních vodních generátorů je velmi velký, obvykle se skládá ze segmentů pro přepravu.
(2) Rotor. Jedná se o rotující součást generující magnetické pole, která se skládá z podpěry, věnce kola a magnetického pólu. Věnec kola je prstencová součástka složená z vějířovitého železného plechu. Magnetické póly jsou rozmístěny vně věnce kola a věnec kola slouží jako dráha magnetického pole. Jeden pramen velkého a středního rotoru se sestavuje na místě, poté se zahřeje a nasadí na hlavní hřídel generátoru. V posledních letech byla vyvinuta bezhřídelová konstrukce rotoru, tj. podpěra rotoru je přímo upevněna na horním konci hlavní hřídele turbíny. Největší výhodou této konstrukce je, že dokáže vyřešit problémy s kvalitou velkých odlitků a výkovků způsobené velkou jednotkou; Kromě toho může také snížit hmotnost a výšku zvedání rotoru, čímž se sníží výška zařízení a dosáhne se určité úspory při konstrukci elektrárny.
(3) Axiální ložisko. Je to součást, která nese celkovou hmotnost rotující části jednotky a axiální hydraulický tlak turbíny.
(4) Chladicí systém. Hydrogenerátor obvykle používá jako chladicí médium vzduch k chlazení statoru, vinutí rotoru a jádra statoru. Malé vodní generátory často používají otevřenou nebo potrubní ventilaci, zatímco velké a střední vodní generátory často používají uzavřenou samocirkulační ventilaci. Pro zlepšení intenzity chlazení používají některá vinutí vysoce výkonných vodních generátorů vnitřní chlazení dutým vodičem přímo procházejícím chladicím médiem, přičemž chladicím médiem je voda nebo nové médium. Vinutí statoru a rotoru jsou vnitřně chlazena vodou a chladicím médiem je voda nebo nové médium. Vinutí statoru a rotoru, která používají vnitřní vodní chlazení, se nazývají dvojité vnitřní chlazení vodou. Vinutí statoru a rotoru a jádro statoru, které používají vodní chlazení, se nazývají plně vnitřní chlazení vodou, zatímco vinutí statoru a rotoru, která používají vnitřní chlazení vodou, se nazývají polovodní vnitřní chlazení.
Další metodou chlazení hydrogenerátoru je odpařovací chlazení, které připojuje kapalné médium do vodiče hydrogenerátoru pro odpařovací chlazení. Odpařovací chlazení má výhodu v tom, že tepelná vodivost chladicího média je mnohem větší než u vzduchu a vody, a může snížit hmotnost a velikost jednotky.
(5) Budicí zařízení a jeho vývoj jsou v podstatě stejné jako u tepelných elektráren.
Čas zveřejnění: 1. září 2021
