Comparado com o gerador de turbina a vapor, o gerador hidrelétrico tem as seguintes características:
(1) A velocidade é baixa. Limitada pela pressão hidráulica, a velocidade de rotação é geralmente inferior a 750 rpm, e algumas chegam a apenas dezenas de rotações por minuto.
(2) O número de polos magnéticos é grande. Como a velocidade é baixa, para gerar energia elétrica de 50 Hz, é necessário aumentar o número de polos magnéticos, de modo que o campo magnético do enrolamento do estator de corte ainda possa variar 50 vezes por segundo.
(3) A estrutura é grande em tamanho e peso. Por um lado, a velocidade é baixa; por outro lado, em caso de rejeição de carga da unidade, para evitar a ruptura do tubo de aço causada por golpe de aríete forte, o tempo de fechamento de emergência da palheta guia deve ser longo, mas isso fará com que o aumento de velocidade da unidade seja muito alto. Portanto, o rotor precisa ter grande peso e inércia.
(4) O eixo vertical é geralmente adotado. Para reduzir a ocupação do solo e o custo da usina, geradores hidrelétricos de grande e médio porte geralmente adotam eixo vertical.
Os geradores hidrelétricos podem ser divididos em tipos verticais e horizontais, de acordo com a disposição diferente de seus eixos rotativos: os geradores hidrelétricos verticais podem ser divididos em tipos suspensos e guarda-chuva, de acordo com as diferentes posições de seus mancais de encosto.
(1) Hidrogerador Suspenso. O mancal de encosto é instalado na parte central ou superior da estrutura superior do rotor, o que proporciona operação estável e manutenção conveniente, mas a altura é grande e o investimento na planta é alto.
(2) Gerador hidrelétrico guarda-chuva. O mancal de encosto é instalado no corpo central ou na parte superior da estrutura inferior do rotor. Geralmente, geradores hidrelétricos de grande porte com média e baixa velocidade devem adotar o tipo guarda-chuva devido ao seu grande tamanho estrutural, a fim de reduzir a altura da unidade, economizar aço e reduzir o investimento na planta. Nos últimos anos, a estrutura de instalação do mancal de encosto na tampa superior da turbina hidráulica foi desenvolvida, permitindo a redução da altura da unidade.
2. Componentes principais
O gerador hidráulico é composto principalmente de estator, rotor, mancal de encosto, mancais de guia superior e inferior, estruturas superior e inferior, dispositivo de ventilação e resfriamento, dispositivo de frenagem e dispositivo de excitação.
(1) Estator. É um componente para geração de energia elétrica, composto por enrolamento, núcleo de ferro e carcaça. Como o diâmetro do estator de geradores hidrelétricos de grande e médio porte é muito grande, ele geralmente é composto por segmentos para transporte.
(2) Rotor. É uma peça rotativa que gera um campo magnético, composta por suporte, anel de roda e polo magnético. O anel de roda é um componente em forma de anel composto por uma placa de ferro em forma de leque. Os polos magnéticos são distribuídos para fora do anel de roda, e o anel de roda é usado como o caminho do campo magnético. Um fio de rotor de grande e médio porte é montado no local e, em seguida, aquecido e revestido no eixo principal do gerador. Nos últimos anos, a estrutura sem eixo do rotor foi desenvolvida, ou seja, o suporte do rotor é fixado diretamente na extremidade superior do eixo principal da turbina. A maior vantagem dessa estrutura é que ela pode resolver os problemas de qualidade de grandes peças fundidas e forjadas causados pela grande unidade; além disso, também pode reduzir o peso e a altura de elevação do rotor, de modo a reduzir a altura da planta e trazer certa economia para a construção da usina.
(3) Mancal de encosto. É um componente que suporta o peso total da parte rotativa da unidade e o empuxo hidráulico axial da turbina.
(4) Sistema de resfriamento. Hidrogeradores geralmente usam ar como meio de resfriamento para resfriar o estator, o enrolamento do rotor e o núcleo do estator. Hidrogeradores de pequena capacidade geralmente adotam ventilação aberta ou em tubo, enquanto hidrogeradores de grande e médio porte geralmente adotam ventilação fechada de autocirculação. Para melhorar a intensidade do resfriamento, alguns enrolamentos de hidrogeradores de alta capacidade adotam o modo de resfriamento interno de condutor oco passando diretamente pelo meio de resfriamento, e o meio de resfriamento adota água ou novo meio. Os enrolamentos do estator e do rotor são resfriados internamente por água, e o meio de resfriamento é água ou novo meio. Os enrolamentos do estator e do rotor que adotam resfriamento interno a água são chamados de resfriamento interno duplo a água. Os enrolamentos do estator e do rotor e o núcleo do estator que adotam resfriamento a água são chamados de resfriamento interno total a água, mas os enrolamentos do estator e do rotor que adotam resfriamento interno a água são chamados de resfriamento interno semi a água.
Outro método de resfriamento do hidrogerador é o resfriamento evaporativo, que conecta um meio líquido ao condutor do hidrogerador para resfriamento evaporativo. O resfriamento evaporativo tem a vantagem de que a condutividade térmica do meio de resfriamento é muito maior do que a do ar e da água, e pode reduzir o peso e o tamanho da unidade.
(5) O dispositivo de excitação e seu desenvolvimento são basicamente os mesmos das unidades de energia térmica.
Horário da publicação: 01/09/2021
