V primerjavi s parnoturbinskim generatorjem ima hidrogenerator naslednje značilnosti:
(1) Hitrost je nizka. Hitrost vrtenja je omejena z vodnim tlakom in je običajno manjša od 750 vrt/min, nekatere pa so le nekaj deset vrt/min.
(2) Število magnetnih polov je veliko. Ker je hitrost nizka, je za ustvarjanje električne energije s frekvenco 50 Hz potrebno povečati število magnetnih polov, tako da se magnetno polje rezalnega statorskega navitja še vedno lahko spreminja 50-krat na sekundo.
(3) Konstrukcija je velika in teža. Po eni strani je hitrost nizka; po drugi strani pa mora biti v primeru izgube obremenitve enote, da se prepreči pretrganje jeklene cevi zaradi močnega vodnega udara, čas zasilnega zapiranja vodilne lopute dolg, vendar bo to povzročilo preveliko povečanje hitrosti enote. Zato mora imeti rotor veliko težo in vztrajnost.
(4) Na splošno se uporablja navpična os. Da bi zmanjšali zasedenost zemljišč in stroške elektrarne, veliki in srednje veliki hidrogeneratorji običajno uporabljajo navpično gred.
Hidrogeneratorje lahko glede na različno razporeditev vrtečih se gredi razdelimo na vertikalne in horizontalne, vertikalne hidrogeneratorje pa na viseče in krovne glede na različne položaje aksialnih ležajev.
(1) Viseči hidrogenerator. Aksialni ležaj je nameščen v sredini ali zgornjem delu zgornjega okvirja rotorja, kar zagotavlja stabilno delovanje in enostavno vzdrževanje, vendar je višina velika in naložba v obrat je velika.
(2) Krovni hidrogenerator. Aksialni ležaj je nameščen v osrednjem delu ali zgornjem delu spodnjega okvirja rotorja. Na splošno bi morali veliki hidrogeneratorji s srednjo in nizko hitrostjo zaradi svoje velike konstrukcijske velikosti sprejeti krovni tip, da se zmanjša višina enote, prihrani jeklo in zmanjšajo naložbe v obrat. V zadnjih letih je bila razvita konstrukcija namestitve aksialnega ležaja na zgornji pokrov vodne turbine, s čimer se lahko zmanjša višina enote.
2. Glavne komponente
Hidrogenerator je sestavljen predvsem iz statorja, rotorja, aksialnega ležaja, zgornjega in spodnjega vodilnega ležaja, zgornjega in spodnjega okvirja, prezračevalne in hladilne naprave, zavorne naprave in vzbujevalne naprave.
(1) Stator. Je sestavni del za proizvodnjo električne energije, ki je sestavljen iz navitja, železnega jedra in lupine. Ker je premer statorja velikih in srednje velikih hidrogeneratorjev zelo velik, je običajno sestavljen iz segmentov za transport.
(2) Rotor. Je vrteči se del, ki ustvarja magnetno polje in je sestavljen iz nosilca, kolesnega obroča in magnetnega pola. Kolesni obroč je obročasta komponenta, sestavljena iz pahljačaste železne plošče. Magnetni poli so razporejeni zunaj kolesnega obroča, kolesni obroč pa služi kot pot magnetnega polja. En pramen velikega in srednje velikega rotorja se sestavi na mestu, nato pa se segreje in namesti na glavno gred generatorja. V zadnjih letih je bila razvita konstrukcija rotorja brez gredi, to pomeni, da je nosilec rotorja neposredno pritrjen na zgornji konec glavne gredi turbine. Največja prednost te konstrukcije je, da lahko reši težave s kakovostjo velikih ulitkov in odkovkov, ki jih povzroča velika enota; poleg tega lahko zmanjša tudi težo in višino dvigovanja rotorja, s čimer se zmanjša višina elektrarne in doseže določena ekonomičnost gradnje elektrarne.
(3) Aksialni ležaj. Je komponenta, ki nosi skupno težo vrtečega se dela enote in aksialni hidravlični potisk turbine.
(4) Hladilni sistem. Hidrogenerator običajno uporablja zrak kot hladilni medij za hlajenje statorja, rotorskega navitja in statorskega jedra. Hidrogeneratorji z majhno zmogljivostjo pogosto uporabljajo odprto ali cevno prezračevanje, medtem ko veliki in srednje veliki hidrogeneratorji pogosto uporabljajo zaprto samoobtočno prezračevanje. Za izboljšanje intenzivnosti hlajenja nekatera navitja hidrogeneratorjev z veliko zmogljivostjo uporabljajo notranji način hlajenja z votlem prevodnikom, ki neposredno prehaja skozi hladilni medij, pri čemer se kot hladilni medij uporablja voda ali nov medij. Navitja statorja in rotorja se notranje hladijo z vodo, hladilni medij pa je voda ali nov medij. Navitja statorja in rotorja, ki se notranje hladijo z vodo, se imenujejo dvojno notranje hlajenje z vodo. Navitja statorja in rotorja ter statorsko jedro, ki se notranje hladijo z vodo, se imenujejo polno notranje hlajenje z vodo, navitja statorja in rotorja, ki se notranje hladijo z vodo, pa se imenujejo delno notranje hlajenje z vodo.
Druga metoda hlajenja hidrogeneratorja je izhlapevalno hlajenje, pri katerem se tekoči medij poveže s prevodnikom hidrogeneratorja za izhlapevalno hlajenje. Izhlapevalno hlajenje ima prednost, da je toplotna prevodnost hladilnega medija veliko večja kot pri zraku in vodi, kar lahko zmanjša težo in velikost enote.
(5) Vzbujevalna naprava in njen razvoj sta v osnovi enaka kot pri termoelektrarnah.
Čas objave: 1. september 2021
