Турбогенератор

Турбогенератор – бу немесе газ турбинасымен айналатын үш фазалы токтың синхронды генераторы.

Негізгі функция бу немесе газ турбинасын айналдыру арқылы жұмыс денесінің ішкі энергиясын электр энергиясына айналдыру. Ротордың айналу жылдамдығы пайдаланылатын генератордың параметрлерімен анықталады, минутына ондаған мың айналымнан (тұрақты магниттерден қозуы бар синхронды генераторлар үшін) 3000, 1500 айн/мин дейін (ротор орамаларын қоздыратын синхронды генераторларда). Турбинаның механикалық энергиясы статордағы ротордың айналмалы магнит өрісі арқылы электр энергиясына айналады. Роторға орнатылған тұрақты магниттермен немесе ротор орамасында ағып жатқан тұрақты кернеу тогымен жасалатын ротор өрісінің айналуы статор орамаларында үш фазалы айнымалы кернеу мен токтың пайда болуына әкеледі. Статордағы кернеу мен ток неғұрлым көп болса, ротор өрісі соғұрлым күшті болады, яғни ротор орамаларында ток көп болады. Сыртқы қозуы бар синхронды генераторларда ротор орамаларындағы кернеу мен ток тиристорлық қоздыру жүйесін немесе қоздырғышты — негізгі генератордың білігіндегі шағын генераторды жасайды. Турбогенераторлардың құрамында екі сырғанау мойынтіректеріне орнатылған роторы бар генераторлар қолданылады, жеңілдетілген түрде жеңіл автомобильдің кеңейтілген генераторына ұқсайды. Пайдалану орындары мен технологиялық талаптарға байланысты 2 полюсті (3000 айн/мин), 4 полюсті (Балаков АЭС-как 1500 айн/мин) және көп полюсті машиналар шығарылады. Мұндай генераторларды салқындату үшін орамаларды салқындатудың келесі әдістері қолданылады: статор жейдесі арқылы сұйық; орамаларды тікелей салқындататын сұйық; ауа; сутектік (АЭС-те жиі қолданылады).

Тарихы

"ABB" компаниясының негізін қалаушылардың бірі Чарльз Браун алғашқы турбогенераторды 1901 жылы салған. Бұл 100 кВА 6-типті генератор болды .

ХІХ ғасырдың екінші жартысында қуатты бу турбиналарының пайда болуы жоғары жылдамдықты турбогенераторларды қажет етті. Бұл машиналардың бірінші буынында стационарлық магниттік жүйе және айналмалы орам болды. Бірақ бұл дизайн бірқатар шектеулерге ие, олардың бірі — аз қуат. Сонымен қатар, айқын полюсті генератордың роторы үлкен центрифугалық күштерге төтеп бере алмайды.

Чарльз Браунның турбогенераторды құруға қосқан негізгі үлесі ротордың өнертабысы болды, онда оның орамасы (қоздыру орамасы) соғуды механикалық өңдеу нәтижесінде пайда болатын ойықтарға салынады. Чарльз Браунның турбогенераторға қосқан Екінші үлесі 1898 жылы ламинатталған цилиндрлік ротордың дамуы болды. Ақырында, 1901 жылы ол алғашқы турбогенераторды салды. Бұл дизайн бүгінгі күнге дейін турбогенераторлар өндірісінде қолданылады.

Турбогенератор түрлері

Салқындату жүйесіне байланысты турбогенераторлар бірнеше түрге бөлінеді: ауа, май,сутегі және сумен салқындату. Сондай-ақ, сутегі мен су қатар салқындатылған генераторлар сияқты біріктірілген түрлері бар.

Сондай-ақ, арнайы турбогенераторлар бар, мысалы, локомотивтер, жарықтандыру тізбектері мен паровоз радиостанцияларын қуаттандыруға қызмет етеді. Авиацияда турбогенераторлар қосымша борттық электр көздері ретінде қызмет етеді. Мысалы, TG-60 турбогенераторы компрессордан алынатын сығылған ауада жұмыс істейді, үш фазалы айнымалы ток генераторының жетегін 208 вольт, 400 герц, номиналды қуаты 60 кВ*А қамтамасыз етеді.

Сондай-ақ, асқын өткізгіштік негізінде КГт-20 және КГт-1000 ауыр турбогенераторлары жасалды

Турбогенератор конструкциясы

Генератор екі негізгі компоненттен тұрады — статор және ротор. Бірақ олардың әрқайсысында көптеген жүйелер мен элементтер бар. Ротор - генератордың айналмалы компоненті және оған динамикалық механикалық жүктемелер, сондай-ақ электромагниттік және термиялық жүктемелер әсер етеді. Статор турбогенератордың стационарлық құрамдас бөлігі, бірақ ол сонымен қатар айтарлықтай динамикалық жүктемелерге — діріл мен бұралуға, сондай-ақ электромагниттік, термиялық және жоғары вольтты жүктемелерге ұшырайды.

Генератор роторының қозуы

Генератор роторының бастапқы (қоздырғыш) тұрақты тогы оған генератор қоздырғышынан беріледі. Әдетте, қоздырғыш серпімді муфтамен генератор білігіне қосылады және турбина-генератор-қоздырғыш жүйесінің жалғасы болып табылады. Ірі электр станцияларында генератор роторының резервтік қозуы да қарастырылған. Мұндай қозу жеке қоздырғыштан туындайды. Мұндай тұрақты ток қоздырғыштары айнымалы үш фазалы токтың электр қозғалтқышымен жұмыс істейді және бірден бірнеше Турбо қондырғылардың тізбегіне резерв ретінде қосылады. Қоздырғыштан тұрақты ток генератордың роторына щеткалар мен контактілі сақиналар арқылы сырғанау арқылы беріледі. Қазіргі турбогенераторлар өздігінен қозатын тиристорлық жүйелерді қолданады.