सिंक्रोनस टर्बो आणि हायड्रोजनरेटर कसे व्यवस्थित केले जातात?

हायड्रोइलेक्ट्रिक पॉवर प्लांट्समध्ये, जनरेटर वॉटर टर्बाइनद्वारे चालवले जातात जे 68 ते 250 rpm वेगाने फिरतात. थर्मल पॉवर प्लांटमध्ये, स्टीम टर्बाइन आणि टर्बाइन जनरेटर असलेल्या टर्बाइन युनिट्सद्वारे विद्युत ऊर्जा निर्माण केली जाते. वाफेच्या ऊर्जेच्या चांगल्या वापरासाठी, टर्बाइन 3000 rpm च्या रोटेशन गतीसह हाय-स्पीड टर्बाइन म्हणून तयार केले जातात. मोठ्या औद्योगिक उपक्रमांमध्ये थर्मल प्लांट देखील उपलब्ध आहेत.

अल्टरनेटर डिझाइनमध्ये सोपे आहेत आणि ते DC जनरेटरपेक्षा लक्षणीयरीत्या अधिक उर्जेसह तयार केले जाऊ शकतात.

बहुतेक सिंक्रोनस मशीन्सच्या तुलनेत उलटे डिझाइन वापरतात डीसी मशीन्स, म्हणजे उत्तेजना प्रणाली रोटरवर स्थित आहे आणि स्टेटरवर आर्मेचर विंडिंग आहे. हे ऑपरेटिंग कॉइलला विद्युत प्रवाह पुरवण्यापेक्षा स्लाइडिंग संपर्कांद्वारे उत्तेजना कॉइलला तुलनेने कमी प्रवाह पुरवठा करणे सोपे आहे या वस्तुस्थितीमुळे आहे. सिंक्रोनस मशीनची चुंबकीय प्रणाली अंजीर मध्ये दर्शविली आहे. १.

सिंक्रोनस मशीनचे उत्तेजन ध्रुव रोटरवर स्थित आहेत.इलेक्ट्रोमॅग्नेट्सचे पोल कोर डायरेक्ट करंट मशीन्सप्रमाणेच बनवले जातात. स्थिर भागावर, स्टेटरमध्ये, इलेक्ट्रिकल स्टीलच्या इन्सुलेटेड शीटने बनलेला एक कोर 2 असतो, ज्याच्या चॅनेलमध्ये वैकल्पिक प्रवाहासाठी कार्यरत कॉइल असते - सहसा तीन-चरण.

तांदूळ. 1. सिंक्रोनस मशीनची चुंबकीय प्रणाली

जेव्हा रोटर फिरतो तेव्हा आर्मेचर विंडिंगमध्ये एक पर्यायी ईएमएफ प्रेरित होतो, ज्याची वारंवारता रोटरच्या गतीशी थेट प्रमाणात असते. कार्यरत कॉइलमधून वाहणारा पर्यायी प्रवाह स्वतःचे चुंबकीय क्षेत्र तयार करतो. कार्यरत कॉइलचे रोटर आणि फील्ड एकाच वारंवारतेने फिरतात — समकालिकपणे… मोटार मोडमध्ये, फिरणारे कार्यक्षेत्र आपल्यासोबत उत्तेजित प्रणालीचे चुंबक घेऊन जाते आणि जनरेटर मोडमध्ये, उलट.

अधिक तपशीलांसाठी येथे पहा: सिंक्रोनस मशीनचा उद्देश आणि व्यवस्था

सर्वात शक्तिशाली मशिन्स - टर्बो आणि हायड्रोजनरेटर डिझाइन करण्याचा विचार करा... टर्बाइन जनरेटर स्टीम टर्बाइनद्वारे चालवले जातात, जे उच्च वेगाने सर्वात किफायतशीर असतात. म्हणून, टर्बाइन जनरेटर उत्तेजना प्रणालीच्या कमीतकमी ध्रुवांच्या संख्येसह बनविले जातात - दोन, जे 50 हर्ट्झच्या औद्योगिक वारंवारतेवर 3000 आरपीएमच्या कमाल रोटेशन गतीशी संबंधित आहेत.

टर्बोजनरेटर अभियांत्रिकीची मुख्य समस्या म्हणजे इलेक्ट्रिकल, मॅग्नेटिक, मेकॅनिकल आणि थर्मल भारांच्या मर्यादा मूल्यांसह विश्वासार्ह मशीन तयार करणे. या आवश्यकता मशीनच्या संपूर्ण डिझाइनवर छाप सोडतात (चित्र 2).

तांदूळ. 2. टर्बाइन जनरेटरचे सामान्य दृश्य: 1 — स्लिप रिंग आणि ब्रश उपकरणे, 2 — बेअरिंग, 3 — रोटर, 4 — रोटर स्ट्रिप, 5 — स्टेटर विंडिंग, 6 — स्टेटर, 7 — स्टेटर विंडिंग्स, 8 — फॅन.

टर्बाइन जनरेटरचा रोटर 1.25 मीटर व्यासासह, 7 मीटर (कार्यरत भाग) पर्यंत लांबीसह घन फोर्जिंगच्या स्वरूपात बनविला जातो. शाफ्ट लक्षात घेऊन फोर्जिंगची एकूण लांबी 12 - 15 मीटर आहे. चॅनेल कार्यरत भागावर मिल्ड केले जातात, ज्यामध्ये उत्तेजना कॉइल ठेवली जाते. अशा प्रकारे, स्पष्टपणे परिभाषित ध्रुवांशिवाय एक दंडगोलाकार द्विध्रुवीय इलेक्ट्रोमॅग्नेट प्राप्त होतो.

टर्बाइन जनरेटरच्या उत्पादनात, नवीनतम सामग्री आणि डिझाइन सोल्यूशन्स वापरली जातात, विशेषतः, शीतकरण एजंट - हायड्रोजन किंवा द्रवच्या जेटद्वारे सक्रिय भागांचे थेट शीतकरण. उच्च शक्ती मिळविण्यासाठी, लांबी वाढवणे आवश्यक आहे. मशीनचे, जे त्यास एक अतिशय खास स्वरूप देते.

हायड्रो जनरेटर (चित्र 3) टर्बाइन जनरेटरपेक्षा बांधकामात लक्षणीय भिन्न आहेत. हायड्रॉलिक टर्बाइनच्या ऑपरेशनची कार्यक्षमता पाण्याच्या प्रवाहाच्या गतीवर अवलंबून असते, म्हणजे. प्रयत्न सपाट नद्यांवर उच्च दाब निर्माण करणे अशक्य आहे, म्हणून टर्बाइनची फिरण्याची गती खूपच कमी आहे - दहापट ते शेकडो क्रांती प्रति मिनिट.

50 हर्ट्झची औद्योगिक वारंवारता प्राप्त करण्यासाठी, अशा कमी-स्पीड मशीन मोठ्या संख्येने खांबांसह तयार केल्या पाहिजेत. मोठ्या संख्येने खांब सामावून घेण्यासाठी, हायड्रोजनरेटरच्या रोटरचा व्यास वाढवणे आवश्यक आहे, कधीकधी 10-11 मीटर पर्यंत.

तांदूळ. 3. छत्री हायड्रोजन जनरेटरचा अनुदैर्ध्य विभाग: 1 — रोटर हब, 2 — रोटर रिम, 3 — रोटर पोल, 4 — स्टेटर कोर, 5 — स्टेटर विंडिंग, 6 — क्रॉस बीम, 7 — ब्रेक, 8 — थ्रस्ट बेअरिंग, 9 - रोटर स्लीव्ह.

शक्तिशाली टर्बो आणि हायड्रो जनरेटर तयार करणे हे एक अभियांत्रिकी आव्हान आहे.यांत्रिक, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक, थर्मल आणि वेंटिलेशन गणनेच्या अनेक समस्यांचे निराकरण करणे आणि उत्पादनातील संरचनेची निर्मितीक्षमता सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे. केवळ शक्तिशाली डिझाइन आणि उत्पादन संघ आणि कंपन्या ही कार्ये हाताळू शकतात.

विविध प्रकारच्या रचना अतिशय मनोरंजक आहेत. सिंक्रोनस मायक्रोमशीन्स, ज्यामध्ये कायम चुंबक आणि प्रतिक्रियाशील प्रणाली मोठ्या प्रमाणावर वापरली जातात, म्हणजे. प्रणाली ज्यामध्ये कार्यरत चुंबकीय क्षेत्र उत्तेजित चुंबकीय क्षेत्राशी नाही तर रोटरच्या फेरोमॅग्नेटिक मुख्य ध्रुवांसह संवाद साधते, ज्याला वळण नसते.

तरीही मुख्य तांत्रिक क्षेत्र जेथे सिंक्रोनस मशीनला आज कोणतेही प्रतिस्पर्धी नाहीत ते ऊर्जा आहे. पॉवर प्लांटमधील सर्व जनरेटर, सर्वात शक्तिशाली ते मोबाईलपर्यंत, सिंक्रोनस मशीनवर आधारित आहेत.

म्हणून सिंक्रोनस मोटर्स, मग त्यांची कमकुवत जागा म्हणजे स्टार्टअप समस्या. स्वतःच, सिंक्रोनस मोटर सहसा वेग वाढवू शकत नाही. हे करण्यासाठी, ते एसिंक्रोनस मशीनच्या तत्त्वावर कार्य करणार्या विशेष प्रारंभ कॉइलसह सुसज्ज आहे, जे डिझाइन आणि प्रारंभिक प्रक्रिया स्वतःच गुंतागुंत करते. त्यामुळे सिंक्रोनस मोटर्स सामान्यतः मध्यम ते उच्च पॉवर रेटिंगमध्ये उपलब्ध असतात.

खालील आकृती टर्बाइन जनरेटरचे बांधकाम दर्शविते.

जनरेटरचा रोटर 1 स्टील फोर्जिंगचा बनलेला आहे, ज्यामध्ये उत्तेजक कॉइलसाठी ग्रूव्ह्स मिल्ड केले जातात, विशेष डीसी मशीन 10 द्वारे चालविले जाते, ज्याला एक्सायटर म्हणतात. रोटर विंडिंगला करंट हाऊसिंग 9 द्वारे बंद केलेल्या स्लिप रिंगद्वारे पुरविला जातो, रोटर विंडिंगच्या तारा त्यांच्याशी जोडल्या जातात.

फिरवताना, रोटर मोठ्या प्रमाणात केंद्रापसारक शक्ती निर्माण करतो.रोटरच्या खोबणीमध्ये, वळण धातूच्या वेजेसने धरले जाते आणि स्टील रिटेनिंग रिंग 7 समोरच्या भागांवर दाबले जाते.

स्टेटर विशेष इलेक्ट्रिकल स्टीलच्या स्टँप केलेल्या शीट 2 मधून एकत्र केले जाते, जे शीट स्टीलपासून वेल्डेड फ्रेम 3 मध्ये मजबूत केले जाते. प्रत्येक स्टेटर लीफमध्ये अनेक भाग असतात, ज्याला सेगमेंट म्हणतात, जे 4 बोल्टसह निश्चित केले जातात.

स्टेटरच्या चॅनेलमध्ये, एक कॉइल 6 घातली जाते, ज्याच्या तारांमध्ये रोटर फिरते तेव्हा इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स प्रेरित होतात. मालिका-कनेक्ट केलेल्या विंडिंग वायर्सचे इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स वाढते आणि टर्मिनल 12 वर अनेक हजार व्होल्टचा व्होल्टेज तयार होतो. जेव्हा वळणाच्या तारांमध्ये प्रवाह वाहतात तेव्हा मोठ्या शक्ती तयार होतात. म्हणून, स्टेटर विंडिंगचे पुढील भाग रिंग 5 द्वारे जोडलेले आहेत.

रोटर बियरिंग्समध्ये फिरतो 8. बेअरिंग आणि बेस प्लेटच्या दरम्यान सर्किट-ब्रेकिंग इन्सुलेशन ठेवले जाते, ज्याद्वारे बेअरिंग प्रवाह बंद केले जाऊ शकतात. दुसरे बेअरिंग स्टीम टर्बाइनसह एकत्र केले जाते.

जनरेटर थंड करण्यासाठी, स्टेटर वेगळ्या पॅकेजेसमध्ये विभागले गेले आहे, ज्यामध्ये वेंटिलेशन नलिका आहेत. रोटरवर बसवलेल्या पंखे 11 द्वारे हवा चालविली जाते.

शक्तिशाली जनरेटर थंड करण्यासाठी, त्यांच्याद्वारे प्रचंड प्रमाणात हवा ढकलणे आवश्यक आहे, प्रति सेकंद दहापट घनमीटरपर्यंत पोहोचणे.

जर स्टेशनच्या आवारातून थंड हवा घेतली असेल, तर त्यामध्ये अत्यंत क्षुल्लक प्रमाणात धूळ (काही मिलिग्रॅम प्रति घनमीटर) असल्यास, जनरेटर थोड्याच वेळात धुळीने दूषित होईल. म्हणून, टर्बाइन जनरेटर बंद वायुवीजन प्रणालीसह बांधले जातात.

जनरेटरच्या वायुवीजन वाहिन्यांमधून जाताना गरम होणारी हवा टर्बाइन जनरेटरच्या आवरणाखाली असलेल्या विशेष एअर कूलरमध्ये प्रवेश करते.

तेथे, गरम झालेली हवा एअर कूलरच्या पंख असलेल्या नळ्यांमधून जाते, ज्यामधून पाणी वाहते आणि थंड होते. त्यानंतर हवा पंख्यांकडे परत केली जाते, जी ती वायुवीजन नलिकांद्वारे पुढे जाते. अशा प्रकारे, जनरेटर त्याच हवेने सतत थंड केला जातो आणि धूळ जनरेटरच्या आत येऊ शकत नाही.

टर्बाइन जनरेटरच्या रोटरच्या परिघासह गती 150 मीटर / सेकंदांपेक्षा जास्त आहे. या वेगाने, हवेतील रोटरच्या घर्षणावर मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा खर्च होते. उदाहरणार्थ, 50,000 kWVt ची शक्ती असलेल्या टर्बाइन जनरेटरमध्ये, हवेच्या घर्षणामुळे होणारी ऊर्जा हानी सर्व नुकसानाच्या बेरजेच्या 53% आहे.

हे नुकसान कमी करण्यासाठी, शक्तिशाली टर्बाइन जनरेटरची अंतर्गत जागा हवेने नाही तर हायड्रोजनने भरली जाते. हायड्रोजन हवेपेक्षा 14 पट हलका आहे, म्हणजेच त्याची घनता कमी आहे, ज्यामुळे रोटरचे घर्षण नुकसान लक्षणीयरीत्या कमी होते.

हवेतील हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनच्या मिश्रणातून तयार झालेल्या ऑक्सिहायड्रोजनचा स्फोट टाळण्यासाठी, जनरेटरमध्ये वातावरणातील दाबापेक्षा जास्त दाब सेट केला जातो. म्हणून, वातावरणातील ऑक्सिजन जनरेटरमध्ये प्रवेश करू शकत नाही.

स्टीम टर्बाइन जनरेटरचे 3D मॉडेल:

1965 मध्ये शालेय पुरवठा कारखान्याने तयार केलेली शैक्षणिक टेप:
सिंक्रोनस जनरेटर