Hidroelektrik jeneratör, buhar türbinli jeneratöre kıyasla aşağıdaki özelliklere sahiptir:
(1) Hız düşüktür. Su yüksekliğiyle sınırlı olarak, dönme hızı genellikle 750 devir/dakikadan azdır ve bazılarında dakikada sadece onlarca devir vardır.
(2) Manyetik kutup sayısı fazladır. Hız düşük olduğundan, 50 Hz elektrik enerjisi üretmek için manyetik kutup sayısının artırılması gerekir, böylece kesme stator sargısının manyetik alanı saniyede 50 kez değişebilir.
(3) Yapı büyük boyutlu ve ağırdır. Bir yandan hızı düşüktür; diğer yandan, ünitenin yük reddi durumunda, güçlü su darbesi nedeniyle çelik borunun kırılmasını önlemek için kılavuz kanadın acil kapanma süresinin uzun olması gerekir, ancak bu ünitenin hız artışının çok yüksek olmasına neden olur. Bu nedenle, rotorun büyük ağırlık ve atalete sahip olması gerekir.
(4) Genellikle dikey eksen benimsenir. Arazi işgalini ve tesis maliyetini azaltmak için büyük ve orta ölçekli hidro jeneratörler genellikle dikey şaft kullanır.
Hidrojeneratörler, dönen şaftlarının farklı düzenlenmesine göre dikey ve yatay tipler olarak ikiye ayrılabilir: dikey hidrojeneratörler ise, itme yataklarının farklı konumlarına göre askılı ve şemsiye tipi olarak sınıflandırılabilir.
(1) Askılı Hidrojeneratör. Baskı yatağı, rotorun üst çerçevesinin merkezine veya üst kısmına monte edilmiştir; bu, istikrarlı çalışma ve kolay bakım sağlar, ancak yüksekliği fazladır ve tesis yatırımı büyüktür.
(2) Şemsiye tipi hidro jeneratör. Baskı yatağı, rotorun orta gövdesine veya alt çerçevesinin üst kısmına monte edilir. Genellikle, büyük yapısal boyutları nedeniyle, orta ve düşük hızlı büyük hidro jeneratörler, ünite yüksekliğini azaltmak, çelikten tasarruf etmek ve tesis yatırımını düşürmek için şemsiye tipini benimsemelidir. Son yıllarda, su türbininin üst kapağına baskı yatağının monte edilmesi yapısı geliştirilmiş ve ünitenin yüksekliği azaltılabilmiştir.
2. Ana bileşenler
Hidrojeneratör esas olarak stator, rotor, baskı yatağı, üst ve alt kılavuz yatakları, üst ve alt çerçeveler, havalandırma ve soğutma cihazı, frenleme cihazı ve uyarma cihazından oluşur.
(1) Stator. Elektrik enerjisi üretmek için kullanılan, sargı, demir çekirdek ve gövdeden oluşan bir bileşendir. Büyük ve orta ölçekli hidro jeneratörlerin stator çapı çok büyük olduğundan, genellikle taşıma için segmentlerden oluşur.
(2) Rotor. Manyetik alan üreten, destek, tekerlek halkası ve manyetik kutuptan oluşan dönen bir parçadır. Tekerlek halkası, yelpaze şeklinde demir levhadan oluşan halka şeklinde bir bileşendir. Manyetik kutuplar tekerlek halkasının dışında dağıtılır ve tekerlek halkası manyetik alanın yolu olarak kullanılır. Büyük ve orta boy rotorların bir kısmı sahada monte edilir, ardından ısıtılır ve jeneratörün ana miline kılıflanır. Son yıllarda, rotor desteğinin doğrudan türbinin ana milinin üst ucuna sabitlendiği, yani rotor milinin olmadığı yapı geliştirilmiştir. Bu yapının en büyük avantajı, büyük ünitelerden kaynaklanan büyük döküm ve dövme parçalarının kalite sorunlarını çözebilmesidir; ayrıca, rotorun kaldırma ağırlığını ve kaldırma yüksekliğini azaltarak tesis yüksekliğini düşürebilir ve enerji santrali inşaatına belirli bir tasarruf sağlayabilir.
(3) Eksenel yatak. Ünitenin dönen parçasının toplam ağırlığını ve türbinin eksenel hidrolik itme kuvvetini taşıyan bir bileşendir.
(4) Soğutma sistemi. Hidrojeneratör genellikle stator, rotor sargısı ve stator çekirdeğini soğutmak için hava soğutma ortamı kullanır. Küçük kapasiteli hidrojeneratörler genellikle açık veya borulu havalandırma kullanırken, büyük ve orta ölçekli hidrojeneratörler genellikle kapalı kendi kendine sirkülasyonlu havalandırma kullanır. Soğutma yoğunluğunu artırmak için, bazı yüksek kapasiteli hidrojeneratör sargıları, soğutma ortamından doğrudan geçen içi boş iletkenin iç soğutma modunu benimser ve soğutma ortamı olarak su veya yeni bir ortam kullanılır. Stator ve rotor sargıları su ile içten soğutulur ve soğutma ortamı su veya yeni bir ortamdır. Su ile içten soğutma kullanan stator ve rotor sargılarına çift su ile içten soğutma denir. Su ile soğutma kullanan stator ve rotor sargıları ve stator çekirdeğine tam su ile içten soğutma denir, ancak su ile içten soğutma kullanan stator ve rotor sargılarına yarı su ile içten soğutma denir.
Hidrojeneratörlerin bir diğer soğutma yöntemi ise buharlaşmalı soğutmadır; bu yöntemde sıvı ortam, buharlaşmalı soğutma için hidrojeneratörün iletkenine bağlanır. Buharlaşmalı soğutmanın avantajı, soğutma ortamının ısı iletkenliğinin hava ve sudan çok daha yüksek olması ve ünitenin ağırlığını ve boyutunu azaltabilmesidir.
(5) Uyarı cihazı ve geliştirilmesi esasen termik santral ünitelerininkiyle aynıdır.
Yayın tarihi: 01.09.2021
