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=0^ᵒ генератор вырабатывает только активную мощность , при φ=90^ᵒ 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 D_i=5,5 м.

Высота активной стали :

	(4.5)
где -полная (кажущаяся) мощность генератора; - коэффициент эффективности использования активных материалов при воздушном охлаждении; синхронное число оборотов.

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 ;