A turbógenerátor egy gőz- vagy gázturbinához csatlakoztatott szinkrongenerátor . Ha egy generátor csatlakozik egy hidroturbinához , azt hidrogenerátornak nevezik . A gőz- vagy gázturbina és a turbógenerátor kombinációját turbókészletnek , hidroturbinának és hidrogenerátornak – vízi erőműnek nevezik .
A fő funkció a munkaközeg belső energiájának elektromos energiává alakítása egy gőz- vagy gázturbina forgatásával . A forgórész fordulatszámát a használt generátor paraméterei határozzák meg, percenként több tízezer fordulattól (permanens mágnesek által gerjesztett szinkron generátorok esetén) 3000, 1500 ford./percig (a rotor tekercseinek gerjesztésével rendelkező szinkron generátoroknál). A turbinából származó mechanikai energiát az állórészben lévő rotor forgó mágneses mezeje elektromos energiává alakítja . A forgórész mezőjének forgása, amelyet vagy a forgórészre szerelt állandó mágnesek, vagy a forgórész tekercsében folyó egyenfeszültségű áram hoz létre, háromfázisú váltakozó feszültség és áram megjelenéséhez vezet az állórész tekercseiben. Az állórész feszültsége és áramerőssége annál nagyobb, minél erősebb a forgórész mező, pl. több áram folyik a rotor tekercseiben. A külső gerjesztésű szinkron generátorok esetében a forgórész tekercseinek feszültségét és áramát tirisztoros gerjesztőrendszer vagy gerjesztő hozza létre - egy kis generátor a fő generátor tengelyén. A turbógenerátorok részeként olyan generátorokat használnak, amelyeknek rotorja két siklócsapágyra van felszerelve , egyszerűsített formában egy megnövelt autógenerátorra hasonlít. 2 pólusú (3000 ford./perc), 4 pólusú (1500 ford./perc, mint a Balakovo Atomerőműben ), és többpólusú gépeket gyártanak, az üzemi helytől és a technológiai követelményektől függően. Az ilyen generátorok hűtésére a következő tekercshűtési módszereket alkalmazzák: folyadék az állórész köpenyén keresztül; folyadék a tekercsek közvetlen hűtésével; levegő; hidrogén (gyakrabban használják atomerőművekben).
Az ABB egyik alapítója , Charles Brown 1901 -ben megépítette az első turbógenerátort [1] . 6 pólusú, 100 kVA-s generátor volt [2] .
Az erős gőzturbinák megjelenése a 19. század második felében nagy sebességű turbógenerátorok iránti igényhez vezetett. Ezeknek a gépeknek az első generációja álló mágneses rendszerrel és forgó tekercseléssel rendelkezett. De ennek a kialakításnak számos korlátozása van, ezek közül az egyik az alacsony fogyasztás. Ezenkívül a kiugró pólusú generátor forgórésze nem képes ellenállni a nagy centrifugális erőknek.
Charles Brown fő hozzájárulása a turbógenerátor létrehozásához a forgórész feltalálása volt, amelyben a tekercselése (gerjesztő tekercselés) illeszkedik a kovácsolás megmunkálása eredményeként kapott hornyokba. Charles Brown második hozzájárulása a turbógenerátorhoz egy laminált hengeres forgórész kifejlesztése volt 1898 -ban. És végül 1901-ben megépítette az első turbógenerátort. Ezt a kialakítást a mai napig használják a turbógenerátorok gyártásában.
A hűtőrendszertől függően a turbógenerátorokat több típusra osztják: léghűtéses, olajhűtéses, hidrogénhűtéses és vízhűtéses. Vannak kombinált típusok is, például hidrogén-vízhűtéses generátorok.
Vannak speciális turbógenerátorok is, például mozdonyok, amelyek a világítási áramkörök és a mozdony rádióállomás táplálására szolgálnak . A repülésben a turbógenerátorok további fedélzeti áramforrásként szolgálnak. Például a TG-60 turbógenerátor a repülőgép-motor kompresszorából vett sűrített levegővel működik, meghajtást biztosítva egy háromfázisú, 208 voltos, 400 hertzes váltóáramú generátorhoz, 60 kV * A névleges teljesítménnyel.
Szupravezetés alapján fejlesztettek ki nagy teljesítményű KGT-20 és KGT-1000 turbógenerátorokat is [3] , [4] .
A generátor két kulcselemből áll - az állórészből és a forgórészből. De mindegyik nagyszámú rendszert és elemet tartalmaz. A forgórész a generátor forgó alkatrésze, és dinamikus mechanikai terheléseknek, valamint elektromágneses és termikus terheléseknek van kitéve. Az állórész egy turbógenerátor álló alkatrésze, de jelentős dinamikus terhelésnek van kitéve - vibrációnak és torziós, valamint elektromágneses, termikus és nagyfeszültségnek.
A generátor forgórészének kezdeti (gerjesztő) egyenáramát a generátor gerjesztőjéből tápláljuk rá. Általában a gerjesztő egy rugalmas tengelykapcsolóval koaxiálisan kapcsolódik a generátor tengelyéhez, és a turbina-generátor-gerjesztő rendszer folytatása. Nagy erőműveknél a generátor forgórészének tartalék gerjesztése is biztosított. Az ilyen gerjesztés külön kórokozóból származik. Az ilyen egyenáramú gerjesztőket háromfázisú váltakozó áramú motorjuk hajtja, és tartalékként szerepelnek egyszerre több turbina üzem áramkörében. A gerjesztőből egyenáramot vezetnek a generátor forgórészébe csúszóérintkezőn keresztül keféken és csúszógyűrűkön keresztül. A modern turbógenerátorok tirisztoros öngerjesztő rendszereket használnak.