Hogyan állít elő áramot egy generátor? Megértjük az elveket, a felépítést, valamint az üzemeltetést és karbantartást egyetlen cikkben!

A generátor a „villamosenergia-termelés utolsó lépése” – ez alakítja át a turbina által átvitt mechanikai energiát felhasználható villamos energiává. Hogyan állítja elő a generátor az elektromos áramot? Mik a stator és rotor funkciói? Alább egyenként bemutatjuk őket.

1.A generátor az „elektromágneses indukció” révén állítja elő az elektromos áramot.

A generátor működési elve alapvetően az elektromágneses indukció törvényén alapul, egyszerűen: "egy forgó mágneses mező, amely átvág a vezetékeken, és elektromos áramot generál". A hulladékhőművekben általában használt "szinkrongenerátor" példája alapján az egész áramtermelési folyamat négy lépésből áll:

Első lépés : Magnetmező létrehozása ("Magnetforrás")

Alapelv: A generátor-rotor "érzelmezési tekercsének" egyenáramellátása mágneses mezőt hoz létre váltakozó polaritással (például N és S pólusokat váltakozóan), ami a "fő mágneses mező", ami egyenértékű a "mágneses forrás

Fontos forrás: Az izgalmas áramot az "izgalmasítási rendszer" (például izgalmasító transzformátorok, korrekciós eszközök) adja, hasonlóan a mágneses mező "töltéséhez", hogy biztosítsák a mágneses mező erősségének stabilitását.

Második lépés a következők szerint kell működni:

Elv: A villamosmű erőgépének (turbina) hajtja a generátor forgórészét egy csatlakozón keresztül – a turbina ereje a gőzből származik (a gőz az áramlásával forgásra készteti a lapátokat, ezzel belső energiát alakít át mechanikai energiává), és a forgórész a főmágneses térrel együtt forog, létrehozva egy „forgó mágneses teret”.

Fő lépés: A forgó mágneses tér sebessége megegyezik a turbina sebességével (például 3000 fordulat/perc megfelel 50 Hz-es váltakozó áramnak), e lépés a „mechanikai energia betáplálása a generátorba”, és ez a „mágneses tér átvágásához szükséges energiaforrás a vezetőkön keresztül.”

A turbina hajtja a generátor forgórészét 3000 fordulat/perc sebességgel, így a forgó mágneses tér folyamatosan átvágja a állórész tekercselését.

Harmadik lépés : Indukált elektromotoros erő kialakulása

Elv: A forgó mágneses mező sorban metszi az állórészhez tartozó „háromfázisú szimmetrikus tekercseléseket” (három fázis: A-X, B-Y, C-Z, amelyek térben 120°-os elektromos szögkülönbséggel helyezkednek el). Az elektromágneses indukció törvénye szerint egy mágneses erővonalakat metsző vezető „indukált elektromotoros erőt” hoz létre, hasonlóan a „csővezetékben lévő víznyomáshoz”.

Fő jellemzők: Az indukált elektromotoros erő „háromfázisú szimmetrikus váltakozó áram”, amelynek nagysága és iránya periodikusan változik a mágneses mező forgásával, ez az elektromos energia „eredeti formája”.

Negyedik lépés elektromos energia kimenet

Elv: Az állórész tekercselésének kivezetéseit kivezettetik és a tápegységhez csatlakoztatják; az indukált potenciál mozgatja a töltéseket, így létrejön az „áram” – a mechanikai energia végül elektromos energiává alakul, ezzel lezárul az egész energiaváltási folyamat.

Stabilitás biztosítása: Használható és stabil elektromos energia előállításához szükséges egy „vezérlő- és védelmi rendszer” (például feszültségszabályozók és differenciálvédelem) is, amely elkerüli a feszültség-ingadozásokat vagy hibákat, amelyek károsíthatják a berendezéseket.

2. Alapvető szerkezetek: A generátor négy alapvető összetevője A generátor bonyolultnak tűnhet, de alapvető szerkezete négy részből áll, amelyek mindegyike meghatározott funkcióval rendelkezik:

Állórész: „Az az álló rész, amelyben az áram keletkezik”

Összetevők: három fő rész – állórész mag, állórész tekercselés és gépváz.

Állórész mag: „F osztályú nem irányított hidegenhengerelt szilíciumlemezekből” (kb. 0,35 mm vastagságúak) áll, amelyek egymásra vannak rétegezve, így jó mágneses vezetőképességgel és alacsony veszteséggel rendelkezik;

Állórész tekercselés: Több szálból álló rézdrótokkal van fonva, és „F osztályú szíriusz szalaggal” szigetelve, amely az indukált elektromos potenciál kialakításában játszik szerepet;

Gépalap: Egydarabos acélszerkezet "rugalmasságot biztosító bordákkal" az üreg belsejében, amely csökkenti a működés közben keletkező harmonikus rezgéseket (a magból a talpig terjedő rezgések elkerülése érdekében).

Funkció: Álló helyzetben marad, lehetővé téve, hogy a forgó mágneses tér átvágja a tekercset, így elektromos energiát hozzon létre.

Forgórész: "Forgó mágneses tér"

Felépítés: Forgórész mag (vagy pólusok), gerjesztő tekercselés, csúszógyűrű és forgórész tengely.

Forgórész tengely: Nagy szilárdságú ötvözött acélból készült, tömör kovácsolt darab, amely képes elviselni a gőzturbinából származó nyomatékot, és a forgórész "vázszerkezetét" képezi;

Gerjesztő tekercselés: A forgórész mag hornyában van felcsévélve, egyenáramot vezet, amely létrehozza a fő mágneses teret. A hornyokban lévő légszakaszok kialakítják a "hűtőlevegő-áramlási utat" (a tekercs túlmelegedésének megelőzése érdekében);

Slip Ring: összeköti a feszültséget a külső feszültségrendszerrel, amely a egyenáramú feszültség átviteléért felelős (a feszültséget elkerülő gyűrű felületének simanak kell lennie). Egy durva csúszógyűrű könnyen szikrázást okozhat.

Funkció: A fő mágneses mezővel forog, és így "magnetes vonalak vágására alkalmas".

A végfedél és a csapágy: "Kapcsoló és támasz"

Végfedél: a gép alja mindkét végén rögzítve, a generátor belsejét lezárva, hogy megakadályozza a por és nedvesség bejutását;

Rák: "radiális rakományra" és "nyomásrakományra" oszlik - a radiális rakomány támogatja a rotor súlyát és csökkenti a forgási súrlódást; a nyomásrakomány korlátozza a rotor tengelymozgását (megakadályozza, hogy a rotor megérintse a statort), és a

Légilehűtő: "A hűtés kulcsa"

Szerep: A generátor üzemelése közben a mag és a tekercsek hőt termelnek (például rézveszteség és vaspótlás). A hűtőberendezés a "hideg levegő keringtetésével" távolítja el a hőt, így tartva a sztatormágnes hőmérsékletét ≤130°C, a forgórész hőmérsékletét pedig ≤120°C értéken (az F osztályú szigetelés számára megengedett hőmérséklet).

Mező részletei: A hűtőkészülékeket általában a generátor mindkét végén helyezik el (néhány esetben a közepén is lehetnek), a bevezető víz hőmérsékletét 30-35°C között kell tartani, a lefolyó víz hőmérséklete pedig nem haladhatja meg a 40°C-ot a megfelelő hűtés biztosítása érdekében.

3. Fő üzemeltetési és karbantartási szempontok:

1. Hőmérséklet-ellenőrzés: Kerülje a túlmelegedés okozta károkat

Ellenőrzési fókuszpontok:

A sztatortekercs hőmérséklete: Beépített hőmérséklet-érzékelő elemekkel ellenőrizze, normál esetben ≤ 130°C, riasztás, ha meghaladja a 140°C-t (a mag felszíni hőmérsékletének méréséhez segítségként használhat infravörös hőmérőt);

A forgótekercs hőmérséklete: A csúszógyűrű közelében található hőmérséklet-érzékelő ellenállással méri, normál esetben ≤ 120°C;

Csapágyhőmérséklet: radiális csapágy ≤ 65 ℃, tengelykapcsoló csapágy ≤ 75 ℃, túlmelegedés csapágyégést okozhat (egy bizonyos erőmű kényszerű karbantartás miatt leállt a csapágyhőmérséklet 80 ℃ feletti elérése miatt).

2. Rezgésellenőrzés: Elkerülni a dinamikus és statikus súrlódást

3. Szigetelésellenőrzés: Csökkenteni a szivárgási hibák kockázatát

Ellenőrzési fókuszpontok:

Állórész tekercselés szigetelése: Havonta egyszer mérje meg a földzárlati szigetelést 2500 V-os szigetelési ellenállásmérővel, ≥1 MΩ (25 °C-on) megfelelőnek minősül, míg 0,5 MΩ alatti érték szárítási kezelést igényel;

Csúszógyűrű szigetelése: Ellenőrizze a csúszógyűrű és a rotor tengely közötti szigetelő hüvely sérüléseit, elkerülendő a gerjesztőáram szivárgását.

Üzemeltetési és karbantartási tevékenységek: Tisztítsa meg az állórész tekercselés felületén felhalmozódott port leállási idő alatt, megelőzve az olajfoltok és nedvesség szigetelésre gyakorolt hatását.

4. Paraméterfigyelés: A villamos energia minőségének biztosítása

Ellenőrzési fókuszpontok:

Feszültség: A statorkimeneti feszültség eltérése legfeljebb ±5% a névleges értékhez képest (például egy 10,5 kV-os generátor esetén a feszültség 9,975–11,025 kV között kell legyen);

Áram: Nem haladhatja meg a névleges áramot (például egy 15 MW-os generátor esetén a névleges áram körülbelül 866 A), túlterhelés elkerülése érdekében;

Gerjesztőáram/feszültség: Stabilan tartandó a névleges érték körül, legfeljebb ±2%-os ingadozással (a rendellenes gerjesztőáram instabil mágneses mezőt eredményezhet, amely befolyásolja a feszültséget).

5. Tisztítás és karbantartás: Hibák kockázatának csökkentése

Ellenőrzési fókuszpontok:

Léghűtő: Negyedévente távolítsa el a port a hűtőborda felületeiről (fúvassa le sűrített levegővel), hogy megelőzze a hűtési hatékonyság csökkenését okozó elzáródást;

Csúszógyűrű: Tartsa a felületet simára, ellenőrizze a szénkefék kopását (cserélje ki, ha elérte a meghatározott hosszt), és biztosítsa a gerjesztőáram stabil átvitelét; ne feledje ellenőrizni a szénkefetartó esetleges lazaságát.◦

A gép aljzatán belül: Évente egyszer, leállási idő alatt ellenőrizze a statorkeretet lazaság szempontjából, valamint a tekercseket deformációkért, és távolítsa el a belsejében felhalmozódott port.