Die Drehzahl von Wasserturbinen ist relativ gering, insbesondere bei Vertikalturbinen. Um 50-Hz-Wechselstrom zu erzeugen, verwendet der Wasserturbinengenerator eine mehrpolige Magnetstruktur. Für einen Wasserturbinengenerator mit 120 Umdrehungen pro Minute werden 25 Magnetpolpaare benötigt. Da die Struktur bei einer so großen Anzahl von Magnetpolen schwer zu erkennen ist, wird in diesem Kurs ein Wasserturbinengeneratormodell mit 12 Magnetpolpaaren vorgestellt.
Der Rotor des Wasserkraftgenerators ist als Schenkelpolkonstruktion ausgeführt. Abbildung 1 zeigt das Magnetjoch und die Magnetpole des Generators. Die Magnetpole sind am Magnetjoch befestigt, das die Magnetfeldlinien der Magnetpole bildet. Das Generatormodell verfügt über 24 Magnetpole zwischen Nord und Süd, von denen jeder mit einer Erregerspule umwickelt ist. Die Erregerleistung wird entweder vom am Ende der Hauptwelle installierten Erregergenerator oder von einem externen Thyristor-Erregersystem bereitgestellt (der Stromkreis versorgt die Erregerspule mit Strom).
Das Magnetjoch ist an der Rotorhalterung montiert, die Generatorhauptwelle ist in der Mitte der Rotorhalterung angebracht, und der Erregergenerator bzw. der Kollektorring ist am oberen Ende der Hauptwelle montiert.
Der Statorkern des Generators besteht aus Siliziumstahlblechen mit guter magnetischer Leitfähigkeit. Im inneren Kreis des Kerns sind zahlreiche Nuten gleichmäßig verteilt, in die die Statorspule eingebettet ist.
Die Statorspule ist in die Statornut eingebettet und bildet eine dreiphasige Wicklung. Jede Phasenwicklung besteht aus mehreren Spulen, die nach einem bestimmten Gesetz angeordnet sind.
Der Wasserkraftgenerator ist auf dem betonierten Turbinenfundament montiert, welches wiederum mit dem Turbinensockel verbunden ist. Der Turbinensockel dient als Montagebasis für den Stator und das Gehäuse des Wasserkraftgenerators. Am Gehäuse des Turbinensockels ist eine Kühlvorrichtung angebracht, um die Temperatur der Kühlluft des Generators zu senken. Der Unterrahmen ist ebenfalls auf dem Fundament montiert. Er ist mit einem Axiallager ausgestattet, das den Generatorrotor aufnimmt. Das Axiallager kann das Gewicht, Vibrationen, Stöße und andere Kräfte des Rotors aufnehmen.
Der Statorkern und die Statorspule sind auf dem Sockel montiert. Der Rotor ist mittig im Stator eingesetzt und weist einen kleinen Spalt zum Stator auf. Er wird vom Axiallager des Untergestells gestützt und kann sich frei drehen. Das Obergestell wird montiert, und das Führungslager in seiner Mitte verhindert ein Wackeln der Hauptwelle des Generators und hält sie stabil in der Mittelstellung. Nach dem Verlegen des oberen Plattformbodens und der Installation der Bürstenvorrichtung bzw. des Erregermotors ist das Wasserkraftgeneratormodell montiert.
Die Rotation des Modellrotors des Wasserkraftgenerators erzeugt eine dreiphasige Wechselspannung mit 12 Hertz. Bei einer Rotordrehzahl von 250 Umdrehungen pro Minute beträgt die Frequenz des erzeugten Wechselstroms 50 Hz.
Veröffentlichungsdatum: 14. April 2022
