Turbo-alternator

Een turbo- alternator (of wisselstroomgenerator) is een synchrone generator met een constante luchtspleetbreedte, ook wel turbo-generator genoemd. Meestal bedoelt men elke roterende elektrische generator die wordt aangedreven door een snellopende turbine. De term wordt echter hoofdzakelijk gebruikt voor generatoren van 900 MW tot 2000 MW van het synchrone type. Hierbij wordt mechanische energie, binnenkomend via de draaiende as, omgezet wordt in elektrische wisselstroomenergie. Deze omzetting berust op het feit dat wanneer een elektrische geleider door een magnetisch veld beweegt, er elektrische spanningen worden opgewekt in die geleider en bij gesloten kring dus stroom gaat vloeien.

'Moderne turbogenerator

Een alternator bevat de volgende twee onderdelen:

  • de stator, het stilstaande gedeelte
  • de rotor of anker, het draaiende gedeelte

Bij de turbo-alternator wordt het magnetisch veld opgewekt door een elektromagneet in de rotor. De stator bevat drie spoelen waarin door het draaien van de rotor de gewenste sinusvormige wisselspanning wordt opgewekt. Bij alternatoren in elektrische centrales wordt de rotor als elektromagneet gebruikt, en wordt de elektrische energie in de stator opgewekt. Dit wordt gedaan omdat het opgewekte vermogen te groot is, en deze vanaf de stilstaande stator direct aan het elektrische net kan worden toegevoerd. De benodigde bekrachtigingsstroom voor het opwekken van het benodigde magneetveld is daarentegen relatief klein en kan dus gemakkelijk op de draaiende as worden overgebracht via sleepringen en koolborstels. Omwille van slijtage wordt de sleepringen vaak weggelaten en wordt er een extra alternator op de rotoras gemonteerd. Met een meedraaiende gelijkrichterbrug wordt de opgewekte wisselspanning gelijkgericht voor voeding van de draaiende elektomagneet op de rotor (borstelloze alternator).

Snellopend

Het zijn snellopende machines aangedreven door een stoomturbine of gasturbine waarvan de normale snelheid opgelegd wordt ten gevolge van de normalisatie van de frequentie van 50 Hz : ofwel 3000 tr/min voor alternatoren met één poolpaar ofwel 1500/min voor alternatoren met twee poolparen. Om geen te hoge waarden voor de omtreksnelheid te bekomen is men verplicht geweest de diameter van de rotor te verminderen, dus ook die van de stator, zodat het niet mogelijk is op het anker een groot aantal geleiders te plaatsen. Daar de magnetische fluxdichtheid beperkt is door de verzadiging is de enige mogelijkheid om een hoge EMK te bekomen de axiale lengte van de alternator te verhogen. Turbo-alternatoren zullen dus altijd langer zijn dan de diameter. Meestal zijn ze 2 à 5 maal langer dan de diameter. Deze machines hebben een gladde rotor waarop de polen niet uitsteken. Deze machines hebben een constante luchtspleetbreedte

Waterstof gekoelde turbogenerator

Een waterstof gekoelde turbogenerator is een turbogenerator met waterstofgas als koelmiddel[1]. De techniek wordt toegepast sinds 1937, vanwege de lage dichtheid, hoge soortelijke warmte en thermische geleidbaarheid van het koelmiddel wordt dit type het meest toegepast.

Moderne ontwikkelingen

Een van de moderne ontwikkelingen op het gebied van generatoren is het werken met hogere spanningen. Vroeger was niet mogelijk om de statorspanning, en dus de uitgaande spanning van een generator, veel hoger te kiezen dan 36 kV (kilovolt). De spanning op het elektriciteitsnet is echter veel hoger, zodat transformatoren ingezet moesten worden. Tegenwoordig kunnen spanningen tot 400 kV opgewekt worden. Dit is mogelijk geworden door nieuwe technische inzichten. Vroeger (en nu nog veel in conventionele generatoren) werden vierkante statorstaven gebruikt, waarin de verdeling van het elektrisch veld niet constant is. Doordat elektronen elkaar afstoten, zullen zij zich concentreren aan de hoeken van de staven, zodat het veld daar erg sterk is, wat gevaar voor overslag oplevert. De thans gebruikte ronde statorstaven vertonen dit effect niet. De echte vernieuwing zit echter in de speciale vorm van isolatie die voorkomt dat er een tweede effect van ophoping van elektronen ontstaat door stapeling van statorstaven. Deze isolatie is coaxiaal uitgevoerd met een isolatielaag tussen twee lagen halfgeleidend materiaal, waardoor de statorstaaf er voor de naastliggende staaf elektrisch neutraal uitziet.

Referenties
  1. Development of world's largest hydrogen-cooled turbine generator
  • Elektrische machines Matheus op t'Roodt Van In- Lier ISBN 90-306-2022-6
  • Elektrotechniek 2 Elektrische Machines dr.ir.E.Gillon Standaard ISBN 90 02 13430 4
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.