Generatorlarning asosiy komponentlari va ularning gidroelektrostantsiyalarda qanday ishlashi
Gidroelektrostansiya (GES) suvning potensial va kinetik energiyasidan elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun foydalanadi. Ushbu tizimdagi eng muhim komponentlardan biri generator bo'lib, u turbinaning aylanishidan mexanik energiyani elektromagnit induksiya printsipi orqali elektr energiyasiga aylantiradigan mashinadir. Energiyani samarali konvertatsiya qilishni ta'minlash uchun gidroelektrostansiya generatori birlashtirilgan tarzda ishlaydigan bir nechta asosiy komponentlardan iborat. Ushbu maqolada ushbu komponentlar muhokama qilinadi va generatorning GES kontekstida qanday ishlashi tushuntiriladi.
Gidroelektr energiya tizimining qisqacha sharhi
Generator qismiga chuqurroq kirishdan oldin, gidroelektrostantsiyadagi energiya oqimini tushunish muhimdir. Suv omboridan yoki to'g'ondan suv turbinaga oqib o'tadi. Suvning bosimi va oqim tezligi turbinaning aylanishiga olib keladi. Turbinaning aylanishi to'g'ridan-to'g'ri generatorga ulangan valga uzatiladi. Keyin generator elektr energiyasini ishlab chiqaradi, keyin u transformator orqali kuchlanishni oshiradi va uzatish tarmog'iga taqsimlanadi.
Ushbu maqolaning asosiy yo'nalishi energiyani mexanikdan elektrga, ya'ni generatorda o'tkazish bosqichidir.
Generatorlarning asosiy tamoyillari: Elektromagnit induksiya
Generatorlar Faraday qonuniga asoslanib ishlaydi, unga ko'ra o'tkazgichdagi magnit oqimining o'zgarishi elektromotor kuchini (EMF) hosil qiladi. Generatorda magnit oqimining bu o'zgarishi magnit maydon va o'tkazgich g'altaklari orasidagi nisbiy harakat natijasida hosil bo'ladi. Rotor aylanayotganda magnit maydon stator g'altaklariga nisbatan aylanadi va g'altaklar bo'ylab kuchlanish hosil qiladi. Keyin bu kuchlanish yuk yoki tarmoq tizimiga ulanganda elektr tokini hosil qiladi.
Gidroelektrostantsiyalarda keng tarqalgan generator uch fazali sinxron generatordir, chunki u katta, barqaror quvvat va yuqori samaradorlik uchun mos keladi.
Gidroelektrostantsiyalardagi generatorlarning asosiy komponentlari
1. Stator (statsionar qism)
Stator generatorning aylanmaydigan qismidir. Bu yerda asosiy induktsiyalangan kuchlanish hosil bo'ladi. Stator quyidagilardan iborat:
– Stator ramkasi: ichki komponentlarni qo'llab-quvvatlaydigan mexanik konstruktsiya.
– Stator yadrosi: quyma tok yo'qotishlarini kamaytirish uchun kremniy po'latdan yasalgan laminatsiyalardan iborat. Laminatsiyalar quyma tok yo'lini kesish uchun bir-biriga yopishtirilgan yupqa varaqlardir.
– Stator oʻrash: stator yadrosining uyalariga joylashtirilgan oʻtkazgich simidan (odatda misdan) iborat gʻaltak. Bu gʻaltak odatda uch fazali chiqish hosil qilish uchun moʻljallangan.
Stator elektr energiyasining chiqishi uchun "joy" vazifasini bajaradi, chunki induktsiyalangan kuchlanish uning bobinida paydo bo'ladi.
2. Rotor (aylanuvchi qism)
Rotor generatorning turbina vali bilan birga aylanadigan qismidir. Sinxron gidroelektrogeneratorda rotor asosiy magnit maydonni hosil qiladi. Rotorlarning ikkita keng tarqalgan turi mavjud:
– Ko'zga ko'ringan qutbli rotor: gidroelektrostantsiyalarda keng tarqalgan, chunki gidroturbinalar odatda nisbatan past tezlikda aylanadi. Ushbu turdagi rotor bir nechta qutblar uchun mos keladigan chiqib turgan magnit qutblarga ega, bu esa past tezlikda kerakli chastotani ta'minlaydi.
– Silindrsimon rotor (ko'zga tashlanmaydigan): yuqori tezlikdagi issiqlik generatorlarida ko'proq uchraydi, ammo ma'lum sharoitlarda ham ishlatilishi mumkin.
Rotor shuningdek, magnit maydon hosil qilish uchun doimiy tok bilan ta'minlangan dala o'rash bilan jihozlangan.
3. Qo'zg'alish tizimi
Rotor magnit maydon hosil qilishi uchun generator rotor bobinlariga doimiy tok yetkazib beradigan qo'zg'alish tizimiga muhtoj. Qo'zg'alish tizimi juda muhim, chunki u quyidagilarni aniqlaydi:
– generator chiqish kuchlanishining kattaligi,
– generatorning reaktiv quvvatni yetkazib berish yoki yutish qobiliyati (VAR),
– yuk o'zgarganda operatsion barqarorlik.
Qo'zg'alishning keng tarqalgan turlari:
– Cho'tkasiz qo'zg'atuvchi: ishonchliroq, kam texnik xizmat ko'rsatadi, zamonaviy gidroelektrostansiyalarda keng qo'llaniladi.
– Choʻtkali qoʻzgʻatuvchi (choʻtka/sirpanuvchi halqa): oddiyroq, lekin parvarish talab qiladi, chunki kontakt qismlari ishqalanadi.
Bundan tashqari, kuchlanishni barqaror ushlab turish uchun qo'zg'alish odatda AVR (Avtomatik kuchlanish regulyatori) tomonidan boshqariladi.
4. Val va debriyaj
Val turbina va generator rotori orasidagi mexanik aloqadir. Yirik gidroelektrostansiyalarda valda quyidagilar bo'lishi kerak:
– burilishga qarshi yuqori mustahkamlik,
– tebranishga qarshilik,
– haddan tashqari aşınmanın oldini olish uchun yaxshi tekislash aniqligi.
Mufta (agar ishlatilsa) turbina va generatorni ulashga yordam beradi va tebranishlar yoki kichik noto'g'ri joylashuvlar ta'sirini kamaytiradi.
5. Rulmanlar
Rotorning yuqori aylanish tezligi valning barqarorligini saqlash va ishqalanishni minimallashtirish uchun podshipnik tizimini talab qiladi. Podshipniklarning ikkita asosiy turi mavjud:
– Yo‘naltiruvchi podshipnik: val holatini to‘g‘ri ushlab turadi va yon tomonga siljimaydi.
– Turtuvchi podshipnik: suvning turbinadagi kuchi va rotorning og'irligi tufayli yuzaga keladigan eksenel kuchga (itarish) qarshilik ko'rsatadi.
Podshipniklarni moylash (moylash) va sovutish tizimlari odatda qizib ketishning oldini olish uchun birlashtirilgan.
6. Generator sovutish tizimi
Gidroelektr generatorlari yuqori quvvat bilan ishlaydi, elektr va mexanik yo'qotishlardan issiqlik hosil qiladi. G'altakning izolyatsiyasini saqlab qolish va yuqori samaradorlikni saqlab qolish uchun sovutish talab qilinadi, masalan:
– ichki ventilyator bilan havo sovutish,
– issiqlik almashtirgichda suvni sovutish,
– ayrim qurilmalarda quvvatiga qarab murakkabroq sovutish tizimidan foydalanish mumkin.
Yaxshi sovutish stator va rotor izolyatsiyasining ishlash muddatini uzaytiradi.
7. Izolyatsiya va himoya tizimi
Stator va rotor g'altaklari yuqori kuchlanish, harorat va namlikka bardosh bera oladigan mustahkam izolyatsiya tizimiga ega bo'lishi kerak. Bundan tashqari, generator shikastlanishning oldini olish uchun himoya choralari bilan jihozlangan, masalan:
– qisqa tutashuv va ortiqcha oqimdan himoya qilish,
– o'rash haroratidan himoya qilish,
– tebranishdan himoya qilish,
– yerga ulashdan himoya qilish,
– qo'zg'alishdan himoyalanishning yo'qolishi.
Bu tizimlar odatda boshqaruv panellari va SCADA tizimlariga ulangan.
8. Chiqish terminallari va kuchaytirgich transformatori (tegishli bo'lim)
Jeneratör chiqishi odatda o'rtacha kuchlanishda bo'ladi (masalan, dizaynga qarab 6–20 kV). Keyin elektr energiyasi uzatish yo'qotishlarini minimallashtirish uchun uni uzatish kuchlanishiga (masalan, 70 kV, 150 kV, 275 kV yoki undan yuqori) oshirish uchun kuchaytiruvchi transformatorga uzatiladi.
Transformator generatorning ichki komponenti bo'lmasa-da, u gidroenergetika taqsimlash zanjirining muhim qismidir.
Gidroelektrostantsiyalarda generatorlar qanday ishlaydi: Jarayon ketma-ketligi
1. Bosimli suv turbinani aylantiradi
Suv energiyasi turbina valining aylanishi shaklida mexanik energiyaga aylanadi.
2. Turbina vali generator rotorini aylantiradi.
Magnit maydonga ega bo'lgan rotor ma'lum bir tezlikda aylanadi. Bu tezlik tizim chastotasiga (Indoneziyada 50 Gts) mos ravishda boshqariladi.
3. Rotor magnit maydoni stator bobinlarini "kesadi"
Rotor aylanayotganda, magnit oqimi stator bobinlarining holatiga nisbatan o'zgaradi. Bu yerda induktsiyalangan kuchlanish stator sargilarida paydo bo'ladi.
4. Stator terminallarida uch fazali kuchlanish paydo bo'ladi.
Stator bobini 120 graduslik elektr siljishi bilan uch fazali sifatida ishlab chiqilganligi sababli, generator chiqishi katta yuklamalar uchun barqaror uch fazali AC tizimidir.
5. AVR kuchlanishni saqlab turish uchun qo'zg'alishni boshqaradi
Yuk o'zgarib turganda, AVR chiqish kuchlanishini tizim standarti doirasida ushlab turish uchun rotorning qo'zg'alish oqimini o'zgartiradi.
6. Elektr energiyasi transformator va tarmoqqa taqsimlanadi
Jeneratör chiqishi kuchaytiruvchi transformatorga kiradi, keyin uzatish va tarqatish tarmog'i orqali iste'molchilarga yuboriladi.
Yopish
Gidroelektr generatori turbinadan mexanik energiyani elektromagnit induksiya orqali elektr energiyasiga aylantiradigan asosiy qurilmadir. Uning asosiy komponentlari stator, rotor, qo'zg'alish tizimi, val, podshipniklar, sovutish, izolyatsiya va himoya qurilmalarini o'z ichiga oladi. Bu komponentlarning barchasi tarmoqqa uzatish uchun barqaror, samarali va xavfsiz uch fazali elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun birgalikda ishlaydi. Gidroelektr generatorining komponentlari va ishlashini tushunish orqali biz gidroelektr stansiyasining muvaffaqiyatli ishlashi nafaqat suvning mavjudligiga, balki generator ichidagi murakkab elektromexanik tizimning ishonchliligiga ham bog'liqligini ko'rishimiz mumkin.
