Турбо-, гидрогенераторы. Общие сведенья

СИНХРОННЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ

Синхронный компенсатор пред­ставляет собой ненагруженный син­хронный двигатель, который в зави­симости от тока возбуждения может либо вырабатывать (в режиме пе­ревозбуждения), либо потреблять (в режиме недовозбуждения) реак­тивную мощность. Особенностью синхронных компенсаторов являет­ся возможность работы как с положительным, так и с отрицательным возбуждением. Синхронные компенсаторы обыч­но выполняют с явнополюсным ротором, и конст­руктивно они аналогичны гидроге­нераторам, только у всех СК вал расположен горизонтально. При таком исполне­нии уменьшаются масса, размеры и стоимость компенсатора; монтаж и ремонт возможны без крана; фун­дамент оказывается проще и де­шевле. Для повышения устойчивости параллельной работы синхронных компенсаторов их выполняют со значительным моментом инерции. Поэтому валы синхронных компен­саторов несмотря на малый вращаю­щий момент (нагрузка на валу от­сутствует) имеют значительные раз­меры. Для повышения механической прочности валы выполняют кова­ными. В настоящее время отечествен­ная промышленность изготовляет явнополюсные синхронные компен­саторы на 750 и 1 000 об/мин с номинальными мощностями (при опе­режающем токе): 10; 16; 25; 32; 50; 100; 160; 350 MB-А. При указанных частотах вращения синхронные ком­пенсаторы в явнополюсном испол­нении имеют меньшую стоимость и меньшие потери энергии, чем в неявнополюсном исполнении, поэтому последние не нашли широкого применения. Для облегчения пуска явнополюсных синхронных компенса­торов их выполняют с пусковой об­моткой, которая состоит из стерж­ней, уложенных в полузакрытые па­зы на полюсах ротора. Изготовление стержней из сплавов с повышенным активным сопротив­лением — латуни, алюминиевой бронзы и др.— позволяет получить достаточно большой пусковой мо­мент. На торцах полю­сов стержни замыкают накоротко медными или латунными сегмента­ми, а сегменты соседних полюсов объединяют электрически в общее короткозамыкающее кольцо. Сече­ние стержней и сегментов выбира­ют, исходя из значений пусковых то­ков и длительности пуска. При работе синхронного компен­сатора в режиме потребления реак­тивной мощности имеет место более глубокое проникновение потоков рассеяния лобовых частей обмотки статора в торцевую зону сердечни­ка статора. Это увеличивает потери мощности и соответственно нагрев не только торцовой зоны сердечни­ка статора, но и нажимных плит, кронштейнов, бандажных колец и др. Поэтому у синхронных компен­саторов, которые рассчитаны на по­требление реактивной мощности бо­лее 50% номинальной, нажимные плиты, кронштейны, бандажные кольца и другие конструктивные элементы выполняют из немагнит­ных материалов.

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

Все системы охлаждения можно подразделить на косвенные (или поверхностные) и непосред­ственные (или внутрипроводниковые). Некоторые машины выпол­няют со смешанной системой ох­лаждения. В качестве охлаждающих сред используют воздух, водород, воду и масло. Косвенные системы охлаждения.При косвенной системе охлажде­ния газ (воздух или водород) цир­кулирует в зазоре между ротором и статором, а также в вентиляцион­ных каналах сердечника статора. Поэтому тепло, выделяемое в про­водниках обмоток ротора и статора, поглощается охлаждающим газом лишь после того, как оно пройдет через пазовую изоляцию и сталь ро­тора или статора. Косвенная воздушная система охлажденияможет быть проточной и замкнутой. При проточной систе­ме воздух, пройдя очистительные фильтры, поступает в закрытую ма­шину, охлаждает ее и затем выбра­сывается наружу. Такая вентиляция применяется только для генерато­ров небольшой мощности, так как несмотря на наличие фильтров с воздухом в машину попадает и пыль. Для крупных генерато­ров применяют замкнутую вентиляцию, при которой в машине циркулирует одно и то же количест­во воздуха; нагретый воздух охлаж­дается в воздухоохладителях. Вследствие отсутствия притока воздуха извне облегчается ликвидация пожара в машине. Кос­венная воздушная система приме­няется для охлаждения большинст­ва гидрогенераторов, турбогенера­торов мощностью до 12 МВт включительно и синхронных ком­пенсаторов мощностью до 16 MB-А включительно. Косвенная водородная система охлажденияможет быть только замкнутой. По сравнению с воздухом водо­род обладает рядом преимуществ: он имеет в 7 раз большую теплопро­водность, в 14 раз меньшую плот­ность . Более эффективное охлаждение по­зволяет увели­чить мощность ТГ на 15—20% и СК на 30%, а при одной и той же мощности машины в единице сберечь 15—30% активных материа­лов. За счет меньшей плотности во­дорода по сравнению с воздухом уменьшаются потери на трение ро­тора о водород и потери на вентиля­цию; это приводит к повышению к. п. д. машины на 0,7—1%. Водород не поддерживает горения. Но для устранения опасности взрыва содержание водорода долж­но быть более 70%; обычно оно равно 97—99%. Во избежание проникновения воздуха внутрь машины давление водорода выбирают выше атмосферного — не менее 0,103—0,107 МПа. Корпус ма­шины -бо­лее прочный, чем при воздушном охлаждении и газонепрони­цаемый; (ТГ от 30 до 100 МВт ; СК 32 MB*А).

Непосредственные системы охлаждения.В этих системах охлаждающая среда непосредственно соприкасает­ся с медью обмоток, благодаря чему основная часть тепла, выделяемого в меди, отводится непосредственно к охлаж­дающей среде, минуя изоляцию и сталь. В качестве охлаждающей среды: водород, вода, масла. Позволила увеличить мощность генераторов более чем в 3 раза. В крупных гидрогенера­торах также применяют непосредст­венное охлаждение обмоток статора и ротора воздухом и водой.

При непосредственном во­дородном охлаждениис целью повышения эффективности охлаждения давление водорода доведено до 0,3—0,5 МПа. Для охлаж­дения ротора применяют аксиальную и многоструйную ради­альную системы охлаждения, а для охлаждения обмотки статора применяют только аксиальную систему. Охлаждение активной стали статора производят по одноструйной (радиальной вы­тяжной) либо совместно по аксиаль­ной и одноструйной схемам охлаж­дения. Недостатком аксиальной сис­темы является резкая неравномерность нагрева об­мотки по длине, а также необходи­мость в высоконапорном компрессо­ре.

При непосредственном масляном охлаждении бла­годаря высоким изолирующим свой­ствам трансформаторного масла возможно использование для обмот­ки статора более дешевой бумажной изоляции. Кроме того, хорошие изо­ляционные свойства масла облег­чают подвод и отвод масла из обмо­тки. Однако масляное охлаждение имеет и недостатки: движение мас­ла вследствие его вязкости носит ламинарный характер; для создания скорости движения масла необходи­мо большое давление; масло является горючей средой; оно обладает меньшей теп-лоотводящей способностью, чем вода. Поэтому применение масла для охлаждения обмоток генератора наиболее целесообразно при номи­нальных напряжениях 35 кВ и вы­ше. При непосредственном водяном охлаждении благо­даря высокой теплоемкости и не­большой вязкости воды имеет место наиболее эффективное охлаждение. Кроме того, вода негорюча. На электрических станциях для охлаж­дения генераторов обычно использу­ют отработанный конденсат турбин или дистиллированную воду, кото­рые обладают достаточно высокими изолирующими свойствами.

Способ самосинхронизации

Он исключает необходимость точной подгонки частоты и фазы напряжения включаемой синхрон­ной машины. Последнюю разворачи­вают до частоты вращения, незначи­тельно отличающейся от синхрон­ной (с точностью до нескольких процентов), и невозбужденной включают в сеть. При этом обмотку возбуждения замыкают на раз­рядный резистор, используемый при гашении поля , либо на специально предусмот­ренный для этой цели резистор, либо на якорь возбудителя, чтобы избежать появления в обмотке возбуждения напряжений, опасных для ее изоля­ции. После включения генератора в сеть подают импульс на включение АГП и машина возбуждается.

-В момент включения невозбуж­денной синхронной машины в сеть имеют место бросок тока статора и снижение напряжения в сети. Однако ток и соответствую­щая электродинамическая сила (она пропорциональна квадрату то­ка) меньше, чем при к. з. на выво­дах генератора. Испытания показали, что обмот­ка статора в механическом отноше­нии не реагирует на первый пик тока включения; деформация до­стигает наибольшего значения толь­ко спустя несколько периодов по­сле включения. Учитывая также быстрое затухание свободной сверх­переходной составляющей тока статора, можно при оценке допу­стимости самосинхронизации началь­ное значение периодической состав­ляющей тока I_п,0 и напряжение U на выводах генератора определять по переходному сопротивлению: и U=I_п,оX’_d

Преимуществами метода само­синхронизации являются: значи­тельное упрощение операции вклю­чения, которое позволяет применить несложную систему автоматизации процесса; быстрое включение ма­шины в сеть, что особенно важно при аварии в системе; возможность включения машин во время глубо­ких снижений напряжения и часто­ты сети, имеющих место при ава­риях в системе; отсутствие опас­ности повреждения машины.

В настоящее время для машин мощностью до 3000 кВт включи­тельно самосинхронизация является основным способом включения на параллельную работу.

Режимы работы 3-обм. АТ.

Тепловое старение изоляции

Одной из важнейших характеристик изоляции является средний срок службы, при этом температура изоляции класса А изменится в интервале 80-140°.

Средний срок службы можно описать выражением:

,

А, α – характеристики изоляции, υ – температура нагрева, t = 80-120°C. Если температура номинальная, если t = 98°C, то номинальный срок службы . На практике часто используют относительный срок службы.

, в

еличина, обратная относит. сроку службы, называется износом.

.

На практике определяется средний износ за сутки или за год. За сутки .

Н – число опасных часов в сутки.

Воздушные выключатели

В воздушных выключателях деионизация дугового промежутка происходит в потоке сжатого воздуха, вытекающего из гасительной камеры в атмосферу через металлическое сопло, по оси которого расположен дуговой промежуток. Наибольшее распространение получили гасительные устройства с двусторонним дутьём и полыми контактами, являющимися одновременно соплами, через которые воздух вытекает из камеры в атмосферу. При размыкании контактов дуга сдувается потоком воздуха с торцов на внутренние поверхности контактов или вспомогательные электроды, расположенные по оси.

Давление воздуха в камерах мощных выключателей составляет 2 – 4 Мпа. Скорость истечения воздуха зависит от поперечного сечения канала. Наименьшая скорость имеет в камере. По мере приближения к соплам поперечное сечение канала уменьшается, скорость истечения воздуха увеличивается, а давление уменьшается. Условия истечения воздуха из гасительной камеры и отключающая способность выключателя зависит помимо других факторов от расстояния между контактами(ход контактов – l=(25-35)мм). Если расстояние слишком велико, отключающая способность гасительного устройства понижена, так как часть дугового находиться в зоне, где скорость воздуха относительно мала. Расстояние между контактами не должно быть и слишком малым, так как при этом сечение канала оказывается слишком малым.

Наибольший ток, который может быть отключён гасительным устройством воздушного выключателя, зависит от давления воздуха, площади сечения отверстия сопла и скорости восстанавливающего напряжения. С увеличением давления воздуха и сечения выходного отверстия сопла отключающая способность выключателя увеличивается. Вместе с тем увеличивается расход воздуха и размеры клапанов. До последнего времени давление воздуха в выключателях не превышало 2 МПа. Новейшие выключатели с большой отключающей способностью работают при давлении воздуха 4 МПа. Опыт показывает, что оптимальные условия работы гасительного устройства воздушного выключателя с одним разрывом при давлении воздуха 2 Мпа соответствуют напряжению 55 – 60 кВ и при давлении 4 Мпа – напряжению 110 – 1кВ . Выключатели для более высоких номинальных напряжений строят только с многократным разрывом цепи, с несколькими гасительными устройствами, включенными устройствами.

Элегазовые выключатели (ЭВ)

Эксплуатация масляных и воздушных выключателей имеет недостатки, а именно: наличие масляного хозяйства; воздухоподготовка; наличие персонала для обслуживания; недостаточная отключающая способность.

Активно внедряются ЭВ. ЭВ выпускаются на U=(3-750)кВ

Достоинства ЭВ: простота конструкции; относительно простое гашение дуги.

Гасительный модуль и полюс заполнены элегазом SF₆ (шестифтористая сера). SF₆ имеет электр-ю прочность.

Мощность отключения в 100 раз > чем в воздушном.

Отключающая способность хорошая I_н,откл=(40-63)кА

Элегаз безвреден, не горит, не взрывоопасен, не имеет запаха. Опасность представляют продукты разложения соединения серы и фтора (к-е образуются при отключении), к-е имеют неприятный запах.

Производители выпускают баковые и колонковые ЭВ. Баковые на U=(35-220)кВ, колонковые на U=(110-500)кВ. Зарубежные производители выпускают баковые на U≤245кВ, колонковые на U≤750кВ.

ЭВ устанавливаемые на ОРУ можно разделить на 2 группы: баковые и колонковые.

Схема бакового выключателя имеет вид:

1-бак; 2-привод; 3-тр-р тока; 4-высоковольтный ввод.

Достоинство бакового ЭВ-наличие встроенного ТТ. Привод заводиться с помощью пружины.

Вакуумные выключатели(ВВ)

Погрешности ТТ

Схема замещения измерительного ТТ такая же как и для силового:

Согласно 1 закону Кирхгофа из векторной диаграммы видно:

I₁=I₀+I’₂

Погрешности ТТ зависят от тока намагничивания и нагрузки.

Постоим векторную диаграмму нагруженного трансформатора. Для этого вторичную обмотку приводят к числу витков первичной.

Из векторной диаграммы определяем погрешности.

Из выр-я видно, что токовая погр-ть зависит от соотнош. токов

I₀ и I_1.

Угловая погр-ть δ ввиду малости угла можно записать δ≈sin δ. Из векторной диаг-мы δ≈АВ/ОА=(I₀/I₁)∙cos(α+ψ). δ зависит от соотнош. первич. тока и тока намагнич., а также от нагрузки.

37. Характеристики погрешностей ТТ: зависимость от I₁, зависимость от нагрузки.

Зависимость погрешностей от первичного тока можно проследить с помощью кривой намагничивания В=f(Н), поскольку при заданной нагрузке индукция в магнитопроводе пропорциональна первичному току, а напряженность магнитного поля – току намагничивания.

Кривые токовой погрешности имеют U-обр форму. Наименьшие погрешности имеют место при первичном токе, превышающем номинальный в несколько раз.

Наименьшие погрешности имеют место при замкнутой накоротко вторичной обмотке (Z=0). При включении приборов нагрузка увеличивается, что ведет к возрастанию ЭДС, и следовательно, индукции и тока намагничивания. Т.о. увеличение нагрузки ведет к возрастанию погрешностей. При размыкании вторичной цепи (Z=∞) результирующая МДС становится равной МДС первичной обмотки. Магнитная индукция и вместе с ней потери в мощности возрастают. Кривая индукции вследствие насыщения стали имеет вид трапеции, аЭДС у зажимов вторичной обмотки становится остроконечной. Пики напряжения могут достигать нескольких кВ, что опасно для людей и изоляции.

Элегазовые ТТ.

Измерительные трансформаторы напряжения. Основные понятия и опр-я

Измерительным трансформато­ром напряжения называют трансформатор, предназначенный для преобразования напряжения до зна­чения, удобного для измерения, и выполненный так, что вторичное напряжение трансформатора, уве­личенное в Кном раз, соответствует с требуемой точностью первичному напряжению (при изменении пос­леднего в определенных пределах) как по модулю, так и по фазе. Мно­житель Кном представляет собой номинальный коэффициент трансформации трансформа­тора напряжения.

Номинальный коэффициент трансформации равен отношению номинального первичного и номи­нального вторичного напряжений:

(15-1) В отличие от силовых трансфор­маторов номинальный коэффици­ент трансформации трансформатора напряжения несколько отличается от отношения чисел витков n = =W1/W2.

Номинальные первичные напря­жения трансформаторов стандар­тизованы в соответствии со шкалой номинальных линейных напряжений сетей. Исключение составляют од­нофазные трансформаторы, пред­назначенные для включения в звез­ду с заземленной нейтралью пер­вичной обмотки, для которых в качестве номинальных первичных напряжений приняты фазные напря­жения сетей,

например илн .

Номинальные вторичные напря­жения основных вторичных обмо­ток трансформаторов напряжения установлены равными 100 или В. Номинальные напря­жения дополнительных обмоток ука­заны ниже.

Шкалы измерительных прибо­ров, предназначенных для присо­единения к трансформатору на­пряжения с номинальным коэффи­циентом трансформации К_ном и надписывают в значениях первич­ного напряжения, т.е.U₂∙К_ном.

Схемы включения ТН.

Схема включения зависит от величин, подлежащих измерению (линейных, фазных или напряжения нулевой последовательности, возникающего при замыкании на землю). Линейные напряжения подводятся к соответствующим обмоткам измерительных приборов и реле. Напряжения фазные и нулевой последовательности используют для релейной защиты, а также для сигнализации о замыканиях на землю в сетях, где повреждения этого вида могут длительно существовать. Для измерения перечисленных напряжений применяются одно- и трёхфазные ТН, включаемые соответствующим образом.

1. Однофазные тр-ры, включенные в «звезду» с заземлённой нейтралью ВН (Y₀/Y₀).

Эта схема распространена вследствие её универсальности (особенно в установках 35кВ и выше)

Обмотки тр-ров могут изолироваться на полное напряжение с одного конца. Второй конец обмоток подлежит заземлению. Это упрощает конструкцию и снижает стоимость. Схема позволяет измерять как линейные, так и фазные напряжения. Напряжение нулевой последовательности можно измерить с помощью дополнительных вторичных обмоток, включенных в разомкнутый треугольник.

В нормальном состоянии напряжение на зажимах разомкнутого треугольника равно нулю. При замыкании в нём появляется 3·U₀. Число витков на фазу дополнительной обмотки выбирают так, чтобы при замыкании в сети напряжение на его зажимах составляло 100В.

ТН для незаземл. сетей, где 3·U₀ достигает U_ф, имеют дополнительные обмотки с напряжением 100/3 В (на фазу). ТН в эффективно заземлённых сетях имеют дополн. обмотки с напряжением 100В на фазу, поскольку напряжение нулевой последовательности тут меньше.

2. Трёхфазные ТН.

Они применяются в установках до 20 кВ (заменяют группу однофазных ТН, соединённых в «звезду» и при этом отличаются меньшей стоимостью). Трёхфазные тр-ры имеют пятистержневые магнитопроводы броневого типа, обеспечивающие замыкание в них магнитных потоков нулевой последовательности, вознивающих при замыкании на землю. Обмотки соединяют Y₀/Y₀-12. Дополнительные обмотки также соединяют в разомкнутый треугольник. Погрешности трёхфазных ТН больше погрешности однофазных вследствие несимметрии магнитной системы. При несимметричной нагрузке они возрастают ещё больше.

3. Неполный треугольник.

Эта схема позволяет непосредственно измерить два линейных напряжения. Она целесообразна, когда нагрузку ТН составляют счётчики и ваттметры. Рассматриваемая схема позволяет получить и третье напряжение (например, U_CA), но при включении приборов на эти зажимы нагружаются оба тр-ра. При этом угловые сдвиги тока по отношению к соответствующим напряжениям неодинаковы, что вызывает увеличение погрешности. Поэтому присоединения приборов к этим зажимам следует избегать.

Конструкции ТН.

Измерительный ТН во многом похож на силовой тр-р малой мощности для той же ступени напряжения. Но есть и отличия (назначение и условия работы). Так силовой тр-р должен рассчитываться на отвод большого кол-ва тепла, выделяющегося при работе. В измерительном ТН оно ничтожно мало.

Основные задачи, решаемые при конструировании измер. ТН, помимо точности, заключаются в создании надёжной изоляции, обеспечении минимальных размеров и массы, безаварийной работы с минимальным уходом.

До недавнего времени измерительные тр-ры (ИТН) на 6-35кВ выполняли с бумажной изоляцией, погруженной в масло. По мере повышения напряжения размеры, масса и стоимость их резко возрастают. Для устранения этих недостатков меняют метод изоляции.

Известно, что при двухслойной изоляции (например, бумажной) напряжённость поля обратно пропорциональна диэл. проницаемости сред. Поскольку диэл. проницаемость бумаги примерно в 2 раза больше диэл. проницаемости масла, твёрдая изоляция используется слабо. В новых конструкциях принимают однородную изоляцию из бумаги, пропитанной маслом, похожую на изоляцию маслонаполненного кабеля. Масляные каналы устранены, что позволило резко уменьшить изоляционные расстояния, размеры магнитопровода и кожуха. Изоляция вводов является продолжением изоляции обмотки и входит в фарфор изоляторов. Масло в изоляторах сообщается с маслом в кожухе, при этом количество масла уменьшено (тр-ры типа НОМ).

Однофазные тр-ры до 24кВ изготавливают с литой изоляцией на основе метакриловых смол и кварца (тр-ры типа НОЛ). Они имеют малые габариты и предназначены для комплектных РУ.

ТН 110кВ и выше изготавливаются каскадного типа. Они состоят из нескольких ступеней (тр-ров), изолированных друг от друга. Число ступеней определяется из номинального напряжения (примерно по 50кВ на ступень). Изоляция выполняется на напряжение ступени (U_н/N, N – число ступеней). Первичные обмотки изолированы с одного конца и соединены последовательно. Начало первичной обмотки верхней ступени присоединяют к проводу, напряжение которого нужно измерить. Для равномерности распределения U_СЕТИ предусмотрены связующие обмотки.

Тр-ры каскадного типа имеют меньшую массу и стоимость, но их погрешности выше, чем у одноступенчатых. Каскадные ТН выпускают на напряжение 110, 220, 330, 500 кВ с числом ступеней 2,4,6 и 10 соответственно.

Емкостные ТН.

Так называют устройства для измерения напряжений 110кВ и выше, состоящие из емкостного делителя напряжения и ТН. Погрешность емкостных ТН выше, чем у ТН, но они распространены в системах релейной защиты и измерений, не требующих большой точности. Стоимость их также ниже, чем у ТН.

Основная часть емкостного тр-ра – делитель напряжения, состоящий из конденсаторов С₁ и С₂.

С₁ присоединяется к проводу, напряжение которого нужно измерить. К C₂ присоединяется ТН с нагрузкой на вторичных зажимах. При отключенном тр-ре U_C2 пропорционально U₁.

. При включенном ТН соотношение несправедливо, т.к. часть тока ответвляется в нагрузку. Для обеспечения пропорциональности U₁ и U₂ предусмотрен реактор, сопротивление которого .

Аппаратные комплексы

Данные устройства фактически являются усечен- ным вариантом КРУЭ и используются в основном на открытых подстанциях. Они, как правило, включают в себя выключатель, трансформатор тока, разъединитель-заземлитель, быстродействующий заземлитель. Сборные шины и другие устройства выполняются в открытом исполнении.

Турбо-, гидрогенераторы. Общие сведенья

Турбогенератор представляет со­бой быстроходную горизонтальную электрическую машину с неподвижным статором и вращаю­щимся цилиндрическим неявнополюсным ротором. Чем больше частота вращения турбогенераторов, тем больше экономичность работы паровых турбин и уменьшаются га­бариты турбин и генераторов. На f=50 Гц ~ тока отечест. промышленность изготовляет двухполюсные турбогенераторы n_НОМ = 3000 об/мин. Для атомных электро­станций с относительно низкими па­раметрами пара при­меняют тихоходных четырехполюсные турбогенераторы с n_НОМ = 1500 об/мин. Это позволило ввести стандартную шкалу номинальных мощностей: 2,5; 4; 6; 12; 32; 63; 100; 160; 200; 300; 500; 800; 1000; 1200; 1600; 2000 МВт. Статор турбогенератора имеет стальной корпус, который с торцов закрыт сварными щитами. Корпуса турбогенераторов с водородным ох­лаждением выполняют газонепрони­цаемыми и механически более проч­ными. Сердечник статора состоит из отдельных пакетов рис.1, соб­ранных с целью уменьшения вихре­вых токов из изолированных лаком листов стали толщиной 0,5 мм и име­ющих форму сегмента. В машинах небольшой мощности для сердечни­ка используется горячекатаная сталь, а в генераторах мощностью более 100 МВт — холоднокатаная электротехническая сталь. Последняя имеет повышенную магнитную проницаемость и пониженные удель­ные потери мощности. Холоднокатаная сталь позволяет уменьшить раз­меры сердечника и расход меди для обмотки. Для ох­лаждения стали статора пакеты имеют аксиальные каналы и отделе­ны друг от друга радиальными вен­тиляционными каналами. В пазах сердечника статора расположена об­мотка статора. В современных турбогенераторах для статора применяют двухслойную петлевую обмотку с укороченным шагом, которая состоит из верхних и нижних стержней, соединяемых в лобовых частях пайкой. Чтобы уменьшить явление поверхностного эффекта, стержни набирают из про­водников небольшого сечения. В турбогенераторах с поверхностным воздушным и водородным охлажде­нием эти проводники имеют сплош­ное сечение, а в тур­богенераторах с непосредственным охлаждением обмотки статора водородом или водой стержни набирают из проводников сплошного сечения и полых проводников, внури кото­рых циркулирует водород или вода. Ротор турбогенератора устанав­ливают на двух подшипниках сколь­жения, которые имеют принудитель­ную смазку маслом под давлением от масляной системы турбины. Роторы крупных тур­богенераторов изготов­ляют из цельной поковки высоколе­гированной стали, обладающей вы­сокими механическими (и магнит­ными) свойствами, а роторы турбо­генераторов малой мощности — из углеродистой стали. На поверхности бочки ротора фрезеруют пазы, в которые укладывают обмотку возбуждения. Пазы закрывают клинь­ямииз высокопроч­ных, немагнитных (для уменьшения потока рассеяния ротора) материа­лов. Лобовые части обмотки ротора удерживаются от смещения бандажными кольцами (каппами). В них возникают еще боль­шие механические напряжения в свя­зи с этим у крупных турбогенерато­ров бандажные кольца выполняют из немагнитной высокопрочной (аустенитной) стали или титана. Для обмотки ротора небольших турбоге­нераторов используют электролити­ческую медь, а крупных турбогене­раторов— медь с присадкой се­ребра (0,03—0,1%), так как в чис­той меди появляются оста­точные деформации, которые могут привести к разрушению обмотки. Стержни обмотки ротора набирают из отдельных проводников. Обмотка ротора с помощью токопровода соединяется с контактными кольцами (в машинах с бесщеточ­ной системой возбуждения кольца отсутствуют). Их изготовляют из износоустойчивой стали.

2. ГИДРОГЕНЕРАТОРЫотносятся к числу тихоходных электрических машин. Их частота вращения ниже частоты враще­ния турбогенераторов и, может иметь различные значения — от несколь­ких десятков до нескольких сотен оборотов в минуту, так как частота вращения гидротурбин зависит от напора и расхода воды в створе ре­ки. Гидрогенераторы делят на вер­тикальные и горизонтальные. Гид­рогенераторы средней и большой мощности имеют вертикальное ис­полнение, а гидрогенераторы не­большой мощности — горизонталь­ное. Вертикальные гидрогенераторы имеют один опорный подшипник (подпятник), общий для всего гидроагрегата турбина — ге­нератор. Подпятник воспринимает большую нагрузку, и передает ее крестовине. Радиальные усилия, действую­щие на ротор, воспринимают два направляющих подшипника. Они же обеспечивают вертикальное положе­ние ротора. В зависимости от расположения подпятника различают гидрогенера­торы подвесного и зонтичного типов. В гидрогенераторе подвесного типа подпятник находится над ротором, а зон­тичного типа он нахо­дится под ротором. Подвесное исполне­ние обеспечивает ему более высокую механическую устойчивость и свободный до­ступ к подпятнику, а зонтичное исполнение позволяет уменьшить массу агрега­та, снизить его высоту и соответст­венно высоту всего здания. Корпус статора гидрогенератора выполняют сварным из листовой стали, причем при наружном диа­метре корпуса более 4 м по услови­ям перевозки корпус и сердечник статора выполняют разъемными, в виде нескольких секторов. Как и у турбогенераторов, сердечник гидро­генератора состоит из отдельных пакетов, которые для не больших генераторов собирают из листов горячекатаной стали, а для крупных генераторов — из листов холоднокатаной стали. Пакеты раз­деляют вентиляционными радиаль­ными каналами. Ввиду большой разницы в часто­тах вращения гидрогенераторов и турбогенераторов существует прин­ципиальное различие в конструкции пх роторов. Гидрогенератор имеет явнополюсный ротор, ко­торый представляет собой своеоб­разное колесо большого диаметра, состоящее из внутренней части — остова, насаживаемого с помощью втулки на вал, и наружной части — обода, собранного из штампованных сегментов. На ободе располагают полюсы с обмоткой возбуждения. Чем меньше частота вращения гид­рогенератора, тем большее число полюсов и катушек необходимо раз­местить на ободе. Поэтому у тихо­ходных гидрогенераторов диаметр ротора значительно больше, чем у быстроходных. Увеличение мощнос­ти гидрогенератора при неизменной частоте вращения также приводит к увеличению его диаметра. При боль­ших диаметрах ротора в ободе воз­никают значительные механические напряжения, особенно при угонной частоте вращения, которая превы­шает номинальную в 2—3 раза и имеет место при сбросе нагрузки в случае отказа системы регулиро­вания. Это может вызвать вибрацию и смещение центра тяжести ротора. Для устранения опасных смешений применяют горячую насадку обода па остов ротора. Полюсы ротора со­стоят из стального сердечника, соб­ранного из отдельных пластин листовой стали или выполненного массивным из стальной поковки, и катушки обмотки возбуждения, на­мотанной из неизолированных мед-пых проводников прямоугольного се­чения. Контактные кольца роторов гид­рогенераторов выполняют из стали. В крупных гидрогенераторах каж­дое кольцо состоит из двух полуко­лец.

СИНХРОННЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ

Синхронный компенсатор пред­ставляет собой ненагруженный син­хронный двигатель, который в зави­симости от тока возбуждения может либо вырабатывать (в режиме пе­ревозбуждения), либо потреблять (в режиме недовозбуждения) реак­тивную мощность. Особенностью синхронных компенсаторов являет­ся возможность работы как с положительным, так и с отрицательным возбуждением. Синхронные компенсаторы обыч­но выполняют с явнополюсным ротором, и конст­руктивно они аналогичны гидроге­нераторам, только у всех СК вал расположен горизонтально. При таком исполне­нии уменьшаются масса, размеры и стоимость компенсатора; монтаж и ремонт возможны без крана; фун­дамент оказывается проще и де­шевле. Для повышения устойчивости параллельной работы синхронных компенсаторов их выполняют со значительным моментом инерции. Поэтому валы синхронных компен­саторов несмотря на малый вращаю­щий момент (нагрузка на валу от­сутствует) имеют значительные раз­меры. Для повышения механической прочности валы выполняют кова­ными. В настоящее время отечествен­ная промышленность изготовляет явнополюсные синхронные компен­саторы на 750 и 1 000 об/мин с номинальными мощностями (при опе­режающем токе): 10; 16; 25; 32; 50; 100; 160; 350 MB-А. При указанных частотах вращения синхронные ком­пенсаторы в явнополюсном испол­нении имеют меньшую стоимость и меньшие потери энергии, чем в неявнополюсном исполнении, поэтому последние не нашли широкого применения. Для облегчения пуска явнополюсных синхронных компенса­торов их выполняют с пусковой об­моткой, которая состоит из стерж­ней, уложенных в полузакрытые па­зы на полюсах ротора. Изготовление стержней из сплавов с повышенным активным сопротив­лением — латуни, алюминиевой бронзы и др.— позволяет получить достаточно большой пусковой мо­мент. На торцах полю­сов стержни замыкают накоротко медными или латунными сегмента­ми, а сегменты соседних полюсов объединяют электрически в общее короткозамыкающее кольцо. Сече­ние стержней и сегментов выбира­ют, исходя из значений пусковых то­ков и длительности пуска. При работе синхронного компен­сатора в режиме потребления реак­тивной мощности имеет место более глубокое проникновение потоков рассеяния лобовых частей обмотки статора в торцевую зону сердечни­ка статора. Это увеличивает потери мощности и соответственно нагрев не только торцовой зоны сердечни­ка статора, но и нажимных плит, кронштейнов, бандажных колец и др. Поэтому у синхронных компен­саторов, которые рассчитаны на по­требление реактивной мощности бо­лее 50% номинальной, нажимные плиты, кронштейны, бандажные кольца и другие конструктивные элементы выполняют из немагнит­ных материалов.

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

Все системы охлаждения можно подразделить на косвенные (или поверхностные) и непосред­ственные (или внутрипроводниковые). Некоторые машины выпол­няют со смешанной системой ох­лаждения. В качестве охлаждающих сред используют воздух, во