Wprowadzenie – Generatory część I
Witam. Dziś kilka słów na temat generatorów.
Prądnica synchroniczna jest maszyną prądu przemiennego, której wirnik w stanie ustalonym obraca się z taką samą prędkością, z jaką wiruje pole magnetyczne. Rozwiązania konstrukcyjne prądnic synchronicznych zależą od ich prędkości obrotowej oraz mocy i związanego z nią systemu chłodzenia. Zamienia energię mechaniczną w elektryczną (media == turbina == generator == sieć)
Rozróżnić w energetyce można:
-Turbogenerator – jest to generator przystosowany do pracy z turbiną parową/gazową, charakteryzuje się wysokimi prędkościami obrotowymi (1500obr/min i 3000 obr/min). Wirniki turbogeneratorów są długie i niewielkiej średnicy (1,5m) niż hydrogeneratorów (do kilkunastu metrów) ze względu na wysokie prędkości obwodowe. Wraz z turbiną parową i instalacjami pomocniczymi (układ olejowy, chłodzenia, regulacji) nazywamy Turbozespołem.
– Hydrogenerator – generator przystosowany do pracy z tubiną wodną, charakteryzuje się niską prędkością obrotową i można go rozpoznać poprzez dużą średnicę wirnika i stojana. Duże jednostki pracują „w pionie” zesprzęglone z turbiną wodną. Wraz z turbiną wodną taki zestaw nazywa się Hydrozespołem.
Generator może pracować jako silnik, jednak w przypadku turbozespołu jest to stan awaryjny i jest on zabezpieczony od pracy silnikowej, natomiast hydrozespoły jeśli są wyposażone w turbiny wodne odwracalne i taka praca jest niezbędna (elektrownia szczytowo-pompowa).
Jak działa turbogenerator/hydrogenerator?
Rozpędźmy sobie wirnik turbozespołu do prędkości obrotowej 3000obr/min i jego uzwojenia zasilmy prądem stałym (uzyskujemy wirujące pole magnetyczne o częstotliwości 50Hz) to w uzwojeniach fazowych stojana wyindukuje się siła elektromotoryczna (napięcie) proporcjonalna do prądu wirnika (wzbudzenia). Po osiągnięciu odpowiednich obrotów (czyli 3000obr/min) i odpowiednim wzbudzeniu generatora mamy na zaciskach generatora napięcie o danej częstotliwości – która powinna mieć bardzo zbliżone parametry do parametrów sieci do jakiej generator przyłączymy. Po zsynchronizowaniu z siecią otwierąc dopływ pary do turbiny generator nie będzie dalej się rozpędzał (tak jak np. silnik w samochodzie po dodaniu gazu) tylko będzie wirował z częstotliwością sieci i wytworzy obciążenie względem turbiny czyli PRĄD ( ͡° ͜ʖ ͡°)
Ważna część turbo/hydro-zespołu a mianowicie wzbudnica. W poprzednim akapicie napisałem że uzwojenia wirnika generatora zasilamy prądem stałym – a skąd go wziąć? Wzbudnica jest to maszyna prądu stałego (samowzbudna) i jest zesprzęglona z wałem turbo/hydrozespołu (turbina==generator==wzbudnica), wytwarza prąd stały który jest potrzebny do wzbudzenia generatora. Istnieją rozwiązania zasilania uzwojeń wirnika generatora z prostowników, baterii akumulatorów, układu tyrystorowego umieszczonego w wale generatora (odpada jedno sprzęgło) ale w klasycznych turbo/hydro-zespołach jest to wzbudnica jako osobna maszyna elektryczna.
Już wiemy, że częstotliwość w systemie elektroenergetycznym w normalnym układzie pracy wynosi 50Hz i wszystkie wirniki turbogeneratorów pracujące ze sobą synchronicznie, wirują z prędkością obrotową 3000obr/min w zachodniej europie UCTE.
Zagadka na dziś:
W jaki sposób hydrogenerator wytwarza prąd o częstotliwości 50Hz skoro jego prędkości obrotowe są o wiele niższe niż turbogeneratorów?
A podpowiedź w komentarzu ( ͡° ͜ʖ ͡°)
pokaż spoiler ci co mieli maszyny el. na studiach i w technikum siedzą cicho ( ͡° ͜ʖ ͡°)
#elektrowniawodna