Турбогенератор

Турбогенератор, генератор електричної енергії, що приводиться в обертання паровою або газовою турбіною. Зазвичай Т. — це синхронний генератор, безпосередньо сполучений з турбіною тепловій електростанції (ТЕС). Оскільки турбіни, використовувані на ТЕС(теплоелектростанція), що працюють на органічному паливі, мають найкращі техніко-економічні показники при великих частотах обертання, то Т., що знаходяться на одному валу з турбінами, мають бути швидкохідними. Частота обертання n Т. визначається з умови f = р ( n ) де f — частота змінного струму, р — число пар полюсів Т. В СРСР промислова частота струму f = 50 гц, тому найвища частота обертання Т. складає 50 сек ^{- –1} (при р = 1).

  Т. — електромашина горизонтального виконання ( мал. ). Обмотка збудження Т. розташована на роторі з неявно вираженими полюсами, трифазна робоча обмотка — на статорі . Ротор, що випробовує найбільш сильну механічну напругу, виконують з цілих поковок високоякісних сталей. За умовами міцності лінійна швидкість точок ротора v не повинна перевищувати 170—190 м/сек, що обмежує його діаметр при n = 50 сік ^–1 величиною D = v/pn = 1,2—1,3 м. Відносно малий діаметр ротора обумовлює його порівняно велику довжину, яка, проте, обмежена допустимим прогином валу і не перевищує 7,5—8,5 м. На поверхні ротора профрезеровани подовжні пази, в які укладають витки обмотки збудження. Обмотку кріплять клинами, що закривають пази, і масивними бандажами з немагнітної сталі, що охоплюють лобові (торцеві) частини обмотки. Харчується обмотка від збудника електричних машин .

  Статор Т. складається з корпусу і сердечника з пазами для обмотки. Сердечник виготовляють з декількох пакетів, що набирають з листів електротехнічної сталі товщиною 0,35—0,5 мм, покритих шаром лаку. Між окремими пакетами залишають вентиляційні канали шириною 5—10 мм. В пазах обмотку кріплять клинами, а її лобові частини укріплюють на спеціальних кільцях, розташованих в торцевій частині статора. Сердечник поміщають в сталевий зварний корпус, що закривається з торців щитами.

  Т. атомних електростанцій володіють деякими особливостями, пов'язаними з тим, що пара, що виробляється в ядерному реакторі, має відносно низькі параметри, що обумовлюють економічну доцільність вживання турбін з частотою обертання 25 сік ^–1 . Така частота вимагає наявність двох пар полюсів на роторі Т. і дозволяє виконувати сам ротор з великим діаметром (до 1,8 м-код ) . При цьому розмір поковки ротора обмежується технологічними можливостями її виготовлення (максимальна маса поковки досягає 140—180 т ) .

  Т. потужністю до 30 Мвт мають замкнуту систему повітряного охолоджування; при потужності понад 30 Мвт повітряне середовище замінюють водневими (з надлишковим тиском близько 5 кн/м ² ) . Використання водню як теплоносій дозволяє збільшити з'їм тепло з охолоджуваних поверхонь (оскільки теплоємність водню у декілька разів перевищує теплоємність повітря) і відповідно підвищити потужність Т. при заданих розмірах. Циркуляція теплоносія забезпечується вентиляторами, розташованими на одному валу з Т. Тепло знімається з поверхонь ізольованих провідників і сталевих сердечників. Теплоносій, що нагрівся, поступає в спеціальний охолоджувач (при водневому охолоджуванні він вбудовується в Т. і вся система охолоджування ретельно герметизується). Для інтенсифікації охолоджування при потужності Т. понад 150 Мвт тиск водню в системі підвищують до 300—500 кн/м ² , а при потужності понад 300 Мвт використовують внутрішнє охолоджування провідників обмотки воднем або водою, що дистилює. При водневому охолоджуванні провідники обмотки роблять з бічними вирізами-каналами, а при водяному охолоджуванні застосовують порожнисті провідники. У великих Т. охолоджування зазвичай комбіноване: наприклад, обмотки статора і ротора охолоджуються водою, а сердечник статора — воднем.

  Підвищення потужності Т. призводить до зниження питомої витрати матеріалів і кінець кінцем до зниження витрат на його виготовлення (з розрахунку на квт потужності). Так, в Т. потужністю 30 Мвт витрата матеріалу на кожен квт потужності складає 2,75 кг, а у Т. потужністю 200, 500, 800 і 1200 Мвм — відповідно 1,53, 0,69, 0,58 і 0,457 кг Таблиця ілюструє зростання потужності Т. що випускаються в СРСР

Зростання максимальної потужності турбогенераторів, вироблюваних в СРСР.

  Ккд Т. 98—99%, напруга на затисках — до декількох десятків кв.

  Літ.: Вольдек А. І., Електричні машини, Л., 1974.

  М. Д. Находкин.

Турбогенератор потужністю 1200 Мвт (напруга 24 кв , частота обертання ротора 50 сік ^—1 ккд(коефіцієнт корисної дії) 99%).