Die Drehzahl von Wasserturbinen ist relativ gering, insbesondere bei vertikalen Wasserturbinen. Um 50-Hz-Wechselstrom zu erzeugen, verwendet der Wasserturbinengenerator eine Struktur mit mehreren Magnetpolpaaren. Für einen Wasserturbinengenerator mit 120 Umdrehungen pro Minute werden 25 Magnetpolpaare benötigt. Da die Struktur mit einer großen Anzahl von Magnetpolen schwer zu visualisieren ist, stellt diese Arbeit ein Modell eines Wasserturbinengenerators mit 12 Magnetpolpaaren vor.
Der Rotor des Wasserkraftgenerators ist als Schenkelpolkonstruktion ausgeführt. Abbildung 1 zeigt das Joch und den Magnetpol des Generators. Der Magnetpol ist am Magnetjoch montiert. Das Magnetjoch bildet den Verlauf der Magnetfeldlinien des Magnetpols. Jeder Pol ist mit einer Erregerspule umwickelt. Die Erregerleistung wird entweder vom am Ende der Hauptwelle installierten Erregergenerator oder von einem externen Thyristor-Erregersystem (gespeist über den Kollektorring zur Erregerspule) bereitgestellt.
Das Joch wird am Rotorträger montiert, die Generatorhauptwelle wird in der Mitte des Rotorträgers montiert, und der Erregergenerator oder der Kollektorring wird am oberen Ende der Hauptwelle montiert.
Der Stator des Generators besteht aus Siliziumstahlblechen mit guter magnetischer Leitfähigkeit. Im Inneren des Eisenkerns befinden sich zahlreiche, gleichmäßig verteilte Nuten, in die die Statorspulen eingebettet sind.
Die Statorspulen sind in die Statornuten eingebettet und bilden dreiphasige Wicklungen. Jede Phasenwicklung besteht aus mehreren Spulen, die nach bestimmten Regeln angeordnet sind.
Der Wasserkraftgenerator ist auf einem Maschinenfundament aus Beton montiert, auf dem wiederum das Maschinengestell steht. Das Maschinengestell dient als Basis für den Stator und das Gehäuse des Wasserkraftgenerators und trägt zur Kühlung der Generatorluft bei. Zusätzlich ist ein Untergestell auf dem Fundament angebracht, das über ein Axiallager zur Aufnahme des Generatorrotors verfügt. Das Axiallager ist in der Lage, das Gewicht des Rotors sowie Vibrationen, Stöße und andere Kräfte aufzunehmen.
Montieren Sie den Stator-Eisenkern und die Statorspule auf dem Rahmen. Der Rotor wird mittig in den Stator eingesetzt und weist einen kleinen Spalt zum Stator auf. Der Rotor wird vom Axiallager des unteren Rahmens gestützt und kann sich frei drehen. Montieren Sie den oberen Rahmen. In dessen Mitte befindet sich ein Führungslager, das die Hauptwelle des Generators vor Vibrationen schützt und sie stabil in der Mittelposition hält. Legen Sie die obere Plattformplatte aus, montieren Sie die Bürstenvorrichtung oder den Erregermotor, und das Wasserkraftgeneratormodell ist betriebsbereit.
Eine Umdrehung des Rotors des Wasserkraftgeneratormodells erzeugt 12 Perioden dreiphasiger Wechselstrom-EMK. Bei einer Rotordrehzahl von 250 Umdrehungen pro Minute beträgt die Frequenz des Wechselstroms 50 Hz.
Veröffentlichungsdatum: 28. März 2022
