Подбор основных параметров гидрогенератора
Гидрогенератор – это машина для преобразования механической энергии вращения в электрическую энергию.
Определение размеров гидроагрегата необходимо для определения размеров агрегатного блока и решения вопросов, связанных с компоновкой его подводной части и здания ГЭС в целом. Размеры гидрогенератора, как правило, определяется через его основные параметры.
Гидроагрегаты в зависимости от положения оси вращения разделяются на вертикальные, горизонтальные и наклонные. В свою очередь вертикальные генераторы подразделяются на подвесные, зонтичные и зонтичные с опорой на крышку турбины. Подвесное исполнение принимается обычно для гидрогенераторов с частотой вращения , а зонтичное при
. В диапазоне 150-200 об/мин могут применяться оба типа генератора.
Принимается положение оси вертикальное и зонтичное исполнение гидрогенератора, так как .
Основные размеры гидрогенератора – наружный диаметр сердечника статора и его длина
, а также число полюсов. К основным параметрам генератора относятся мощность, напряжение, коэффициент мощности и частота вращения.
Номинальная мощность гидрогенератора , кВт, является активной (действительной) мощностью
![]() | (4.0) |
где =(0,95-0,98) – коэффициент полезного действия генератора,
![]() |
Полная кажущаяся мощность генератора , кВА, связана с
соотношением
![]() | (4.1) |
где =0,8 – коэффициент мощности. Определяется в зависимости от требований энергосистемы и исходя из мощности генератора.
- номинальное напряжение и ток обмотки статора.
![]() |
При φ=0ᵒ генератор вырабатывает только активную мощность , при φ=90ᵒ полная мощность генератора S равна его реактивной мощности
![]() | (4.2) |
![]() | (4.3) |
Номинальное напряжение обмотки статора такого генератора зависит от его мощности и напряжений в линиях электропередачи. Напряжение в генераторах стандартизировано и представляет следующий ряд: 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 21; 24кВ. В зависимости от мощности генератора
рекомендуется принять напряжение
.
Диаметр расточки статора
![]() | (4.4) |
где - предельная окружная скорость ротора, равная 120÷145 м/с для роторов, набранных из отдельных штампованных сегментов, и 160-120 м/с для роторов, собранных из целых дисков;
- разгонная скорость вращения.
Также диаметр расточки статора определяется по формуле
где коэффициент зависящий от типа турбины (750-975);
Принимаем Di=5,5 м.
Высота активной стали :
![]() | (4.5) |
где ![]() ![]() ![]() ![]() |
Высота активной стали стандартизирована и представляет собой следующий ряд: 50, 55, 60, 67, 75, 82, 90, 100, 110, 122, 135, 150, 165, 182, 200, 220, 245, 270, 300 см.
Высота активной стали принимается не более 350 см. Принимаем высоту активной стали 75 см.
Внешний диаметр вала
![]() | (4.6) |
где - активная мощность, МВт;
Принимаем .
Внутренний диаметр вала
![]() | (4.7) |
Принимаем
Основные размеры гидрогенератора приведены в таблице 6.1.
Общая масса генератора, т
![]() | (4.8) |
где – коэффициент, зависящий от исполнения гидрогенератора, для зонтичных генераторов (48-58) , для подвесных (44-50).
![]() |
Схема гидрогенератора изображена на рисунке 6.2
Рисунок 6.2 Схема гидрогенератора.
Таблица 6.1 Параметры генератора.
Элемент генератора | Параметр | Значение, м |
Статор | Высота корпуса hст | 1,35 |
Диаметр корпуса Dст | 7,05 | |
Диаметр активной стали Dа | 12,9 | |
Верхняя крестовина | Высота hв.к | 0,605 |
Диаметр лучей Dв.к | 7,05 | |
Подпятник | Высота hп | 0,825 |
Диаметр кожуха Dп | 2,475 | |
Турбинная шахта | Высота hш | 3,0 |
Диаметр Dш | 7,7 | |
Нижняя крестовина | Высота hн.к | 2,31 |
Диаметр лучей Dн.к | 8,0 | |
Надстройка | Высота h0 | 0,99 |
Диаметр d0 | 2,2 | |
Кратер | Диаметр Dкр | 8,25 |
Минимальная ширина прохода b | 0,4 |
Каждый гидрогенератор имеет соответствующую маркировку:
- первая буква – вид генератора (с – синхронный);
- вторая буква – рабочее положение ( в – вертикальный);
- дробь:
- числитель (диаметр активной стали ротора);
- знаменатель (длина активной стали);
- цифра за дробью – число полюсов.
Маркировка генератора:
С – синхронный;
В – вертикальный;
в числителе ;
в знаменателе ;