Скорость вращения водяных турбин относительно низкая, особенно вертикальных. Для генерации переменного тока частотой 50 Гц в генераторе водяной турбины используется многопарная структура магнитных полюсов. Для генератора водяной турбины со скоростью вращения 120 оборотов в минуту требуется 25 пар магнитных полюсов. Поскольку структуру такого большого количества магнитных полюсов сложно рассмотреть, в данном учебном пособии представлена модель генератора гидравлической турбины с 12 парами магнитных полюсов.
Ротор гидрогенератора имеет явнополюсную конструкцию. На рисунке 1 показаны магнитное ярмо и магнитные полюса генератора. Магнитный полюс установлен на магнитном ярме и является путем прохождения магнитной силовой линии полюса. Модель генератора имеет 24 магнитных полюса между северным и южным полюсами, и каждый магнитный полюс обмотан катушкой возбуждения. Мощность возбуждения обеспечивается генератором возбуждения, установленным на конце главного вала, или внешней тиристорной системой возбуждения (коллекторное кольцо подает питание на катушку возбуждения).
Магнитное ярмо установлено на опоре ротора, главный вал генератора установлен в центре опоры ротора, а возбуждающий генератор или коллекторное кольцо установлено на верхнем конце главного вала.
Сердечник статора генератора изготовлен из листов кремнистой стали с хорошей магнитной проводимостью, а во внутреннем круге сердечника равномерно распределено множество пазов для размещения обмотки статора.
Статорная обмотка встраивается в паз статора, образуя трехфазную обмотку. Каждая фаза обмотки состоит из нескольких витков, расположенных в соответствии с определенным законом.
Гидрогенератор устанавливается на бетонную опору турбины, а на опоре турбины устанавливается основание турбины. Основание турбины является монтажной базой для статорного сердечника и корпуса гидрогенератора. На корпусе основания турбины установлено теплоотводящее устройство для снижения температуры охлаждающего воздуха генератора; на опоре также устанавливается нижняя рама. Нижняя рама оснащена упорным подшипником, который используется для установки ротора генератора. Упорный подшипник выдерживает вес, вибрацию, удары и другие нагрузки ротора.
Сердечник статора и обмотка статора установлены на основании. Ротор вставлен посередине статора и имеет небольшой зазор с ним. Ротор поддерживается упорным подшипником нижней рамы и может свободно вращаться. Установлена верхняя рама, в центре которой установлен направляющий подшипник, предотвращающий вибрацию главного вала генератора и обеспечивающий его стабильное центральное положение. После укладки пола верхней платформы и установки щеточного устройства или двигателя возбуждения устанавливается модель гидрогенератора.
Трехфазная переменная электромагнитная сила частотой 12 Гц будет создаваться вращением модельного ротора гидрогенератора. При скорости вращения ротора 250 оборотов в минуту частота генерируемого переменного тока составляет 50 Гц.
Дата публикации: 14 апреля 2022 г.
