Der Hydrogenerator besteht aus Rotor, Stator, Rahmen, Axiallager, Führungslager, Kühler, Bremse und weiteren Hauptkomponenten (siehe Abbildung). Der Stator besteht im Wesentlichen aus einer Basis, einem Eisenkern und Wicklungen. Der Statorkern besteht aus kaltgewalztem Siliziumstahlblech, das je nach Herstellungs- und Transportbedingungen in einer integralen oder geteilten Konstruktion gefertigt werden kann. Wasserturbinengeneratoren werden üblicherweise durch geschlossene Umluftkühlung gekühlt. Großvolumige Anlagen nutzen meist Wasser als Kühlmittel zur direkten Kühlung des Stators. Werden Stator und Rotor gleichzeitig gekühlt, entsteht ein dualer, innengekühlter Wasserturbinengenerator.
Um die Kapazität des Hydrogenerators zu erhöhen und ihn zu einer riesigen Anlage zu entwickeln, wurden zahlreiche neue Technologien in die Struktur integriert, um seine Zuverlässigkeit und Langlebigkeit zu verbessern. Um die Wärmeausdehnung des Stators auszugleichen, kommen beispielsweise schwimmende Statorkonstruktionen, Schräglagerungen usw. zum Einsatz, während der Rotor eine Scheibenkonstruktion aufweist. Um das Lösen der Statorspulen zu verhindern, werden elastische Keile unter den Streifen eingesetzt, um den Verschleiß der Drahtisolierung zu verhindern. Die verbesserte Belüftung reduziert Windverluste und Wirbelstromverluste und steigert so die Effizienz der Anlage weiter.
Mit der Weiterentwicklung der Wasserpumpturbinen-Herstellungstechnologie steigen auch Drehzahl und Leistung der Generatormotoren und entwickeln sich in Richtung großer Leistung und hoher Drehzahl. Zu den weltweit gebauten Speicherkraftwerken mit leistungsstarken, schnelllaufenden Generatormotoren gehört beispielsweise das Dinovic-Pumpspeicherkraftwerk (330.000 kVA, 500 U/min) in Großbritannien.
Bei Generatormotoren mit doppelter Innenkühlung mit Wasser werden Statorspule, Rotorspule und Statorkern direkt mit ionisiertem Wasser gekühlt, was die Fertigungsgrenzen des Generatormotors erhöhen kann. Der Generatormotor (425.000 kVA, 300 U/min) des Pumpspeicherkraftwerks La Kongshan in den USA nutzt ebenfalls eine doppelte Innenkühlung mit Wasser.
Anwendung magnetischer Axiallager. Mit zunehmender Leistung des Generatormotors steigt die Drehzahl, wodurch sich die Axialkraft und das Anlaufdrehmoment des Aggregats erhöhen. Durch den Einsatz des magnetischen Axiallagers wird die Axialkraft durch die magnetische Anziehungskraft entgegen der Schwerkraft verstärkt. Dadurch wird die Axiallagerbelastung reduziert, der axiale Widerstandsverlust verringert, die Lagertemperatur gesenkt und der Wirkungsgrad des Aggregats verbessert. Auch der Anlaufwiderstand sinkt. Der Generatormotor (335.000 kVA, 300 U/min) des Pumpspeicherkraftwerks Sanglangjing in Südkorea verwendet magnetische Axiallager.
Veröffentlichungszeit: 12. November 2021
