Sammenlignet med dampturbingeneratorer har vannkraftgeneratorer følgende egenskaper:
(1) Hastigheten er lav. Begrenset av vanntrykket er rotasjonshastigheten vanligvis mindre enn 750 o/min, og noen er bare dusinvis av omdreininger per minutt.
(2) Antallet magnetiske poler er stort. Fordi hastigheten er lav, er det nødvendig å øke antallet magnetiske poler for å generere 50 Hz elektrisk energi, slik at magnetfeltet til skjærestatorviklingen fortsatt kan endres 50 ganger per sekund.
(3) Strukturen er stor i størrelse og vekt. På den ene siden er hastigheten lav; på den annen side, i tilfelle lastavstøting av enheten, for å unngå brudd i stålrøret forårsaket av sterk vannslag, må nødlukketiden for ledevingen være lang, men dette vil føre til at enhetens hastighetsøkning blir for høy. Derfor må rotoren ha stor vekt og treghet.
(4) Vertikal akse brukes vanligvis. For å redusere arealbruk og anleggskostnader, bruker store og mellomstore vannkraftgeneratorer vanligvis vertikal aksling.
Vannkraftgeneratorer kan deles inn i vertikale og horisontale typer i henhold til de ulike plasseringene av deres roterende aksler: vertikale vannkraftgeneratorer kan deles inn i hengende og paraplylignende typer i henhold til de ulike plasseringene av deres axiallagre.
(1) Opphengt hydrogenerator. Akselageret er installert i midten eller øvre del av rotorens øvre ramme, noe som gir stabil drift og praktisk vedlikehold, men høyden er stor og anleggsinvesteringen er stor.
(2) Paraplyhydrogenerator. Akselageret er montert i midtkroppen eller den øvre delen av rotorens nedre ramme. Generelt bør store hydrogeneratorer med middels og lav hastighet bruke paraplytypen på grunn av sin store strukturelle størrelse, for å redusere enhetshøyden, spare stål og redusere anleggsinvesteringer. I de senere årene har strukturen for montering av akselageret på toppdekselet til vannturbinen blitt utviklet, og høyden på enheten kan reduseres.
2. Hovedkomponenter
En vanngenerator består hovedsakelig av stator, rotor, aksiallager, øvre og nedre føringslager, øvre og nedre ramme, ventilasjons- og kjøleenhet, bremseenhet og eksitasjonsenhet.
(1) Stator. Det er en komponent for generering av elektrisk energi, som består av en vikling, en jernkjerne og et skall. Fordi statordiameteren til store og mellomstore vannkraftgeneratorer er veldig stor, består den vanligvis av segmenter for transport.
(2) Rotor. Det er en roterende del som genererer et magnetfelt, og som består av støtte, hjulring og magnetpol. Hjulringen er en ringformet komponent som består av en vifteformet jernplate. De magnetiske polene er fordelt utenfor hjulringen, og hjulringen brukes som bane for magnetfeltet. En streng av store og mellomstore rotorer monteres på stedet, og varmes deretter opp og hylses på generatorens hovedaksel. I de senere år har rotorakselløs struktur blitt utviklet, det vil si at rotorstøtten er direkte festet på den øvre enden av turbinens hovedaksel. Den største fordelen med denne strukturen er at den kan løse kvalitetsproblemene med store støpegods og smigods forårsaket av store enheter. I tillegg kan den også redusere rotorens løftevekt og løftehøyde, for å redusere anleggshøyden og gi en viss økonomi til kraftverkets konstruksjon.
(3) Aksellager. Dette er en komponent som bærer den totale vekten av enhetens roterende del og turbinens aksiale hydrauliske skyvekraft.
(4) Kjølesystem. Hydrogeneratorer bruker vanligvis luft som kjølemedium for å kjøle ned statoren, rotorviklingen og statorkjernen. Vannkraftgeneratorer med liten kapasitet bruker ofte åpen eller rørventilasjon, mens store og mellomstore vannkraftgeneratorer ofte bruker lukket selvsirkulasjonsventilasjon. For å forbedre kjøleintensiteten bruker noen vannkraftgeneratorviklinger med høy kapasitet intern kjølemodus der hulleder passerer direkte gjennom kjølemediet, og kjølemediet bruker vann eller nytt medium. Stator- og rotorviklingene kjøles internt av vann, og kjølemediet er vann eller nytt medium. Stator- og rotorviklingene som bruker vanninnvendig kjøling kalles dobbel vanninnvendig kjøling. Stator- og rotorviklingene og statorkjernen som bruker vannkjøling kalles full vanninnvendig kjøling, men stator- og rotorviklingene som bruker vanninnvendig kjøling kalles halvvanninnvendig kjøling.
En annen kjølemetode for en hydrogenerator er fordampningskjøling, som kobler flytende medium til lederen i hydrogeneratoren for fordampningskjøling. Fordampningskjøling har fordelen at kjølemediets varmeledningsevne er mye større enn luft og vann, og kan redusere vekten og størrelsen på enheten.
(5) Eksitasjonsenheten og dens utvikling er i utgangspunktet den samme som for termiske kraftenheter.
Publisert: 1. september 2021
