Охолодження синхронних генераторів
Класифікація типів охолодження генераторів показано малюнку 5.4.
 |
Система охолодження буває:
- безпосередньої (статор і ротор виконуються з каналами і цими каналами пропускається холодоагент);
- Непрямої (обдув частин холодоагентом).
Збільшення одиничної потужності турбогенераторів реалізується головним чином з допомогою застосування найінтенсивніших методів охолодження без помітного збільшення габаритних розмірів. Застосування повітряного охолодження обмежене потужністю генераторів. В Україні застосовується при потужності генераторів до 160 МВт.
Для більш ефективного охолодження в синхронних генераторах застосовують замкнуту систему охолодження (рисунок 5.5), коли один і той же обсяг газу циркулює в замкнутій системі, що складається з генератора (об'єкт охолодження) 1 незалежного вентилятора 2, трубопроводу 3 і 5 і охолоджувача 4, якому охолоджується нагрітий у машині газ.
У великих синхронних генераторах застосовують як охолодний газ водень. Особливі властивості водню забезпечують водневому охолодженню ряд переваг:
1. Технічний водень більш ніж у десять разів легший за повітря, що сприяє зниженню втрат на вентиляцію, а отже, підвищує ККД машини. Наприклад, у турбогенераторі потужністю 150 тис. кВт втрати на вентиляцію при повітряному охолодженні становлять 1000 кВт, а при водневому охолодженні турбогенератора такої ж потужності ці втратистановлять всього лише 140 кВт, тобто більш ніж у сім разів менше.
2. Завдяки підвищеній теплопровідності водню, яка у 6 – 7 разів більша, ніж у повітря, він інтенсивніше охолоджує машину. Це дозволяє при заданих габаритах виготовити машину з водневим охолодженням потужністю на 20 - 25% більше, ніж при повітряному охолодженні.
3. Водневе охолодження знижує небезпеку виникнення пожежі в машині, оскільки водень не підтримує горіння.
4. Водневе охолодження збільшує термін служби ізоляції обмоток, тому що при явищі корони завдяки відсутності азоту в машині не утворюються нітрати – сполуки, що роз'їдають органічні складові ізоляційних матеріалів.
Ефективність водневого охолодження підвищується зі зростанням тиску водню в машині (до 5...10 5 Па). Але поряд із перерахованими перевагами водневе охолодження має й недоліки. В основному водневе охолодження веде до ускладнення та подорожчання як самої машини, так і її експлуатації. Пояснюється це, насамперед, необхідністю утримання цілого комплексу пристроїв водневого господарства, що забезпечує підживлення, очищення та підтримання необхідного тиску водню у системі охолодження машини. Однак у машинах великої одиничної потужності водневе охолодження виправдане і дає великий економічний ефект.
Безпосередній контакт охолоджуючої речовини з провідниками обмоток та внутрішніми шарами магнітопроводів підвищує інтенсивність тепловідведення та дозволяє суттєво збільшити питомі електромагнітні навантаження машини (щільність струму та максимальне значення магнітної індукції). Зазвичай безпосереднє охолодження застосовують у електричних машинах дуже великої потужності, що дозволяє значно збільшити поодиноку потужність цих машин.
Мінеральна олія теплопровідність (охолодна здатність) у 20 разів краща, ніж у повітря.
Дистильована вода охолоджує у 50 разів краще ніж повітря та у 7 разів – ніж водень. За тих самих розмірах генератора допускається підвищення потужності на 15 – 20 % турбогенераторів, а синхронних компенсаторів – на 30 %.