Einführung
Dies ist ein 3D-Modell eines Dreiphasen-Synchrongenerators, der in der Stromerzeugungsindustrie, insbesondere in großen Kraftwerken, eingesetzt wird.
3D-Modell Anmerkungen
Dreiphasen-Synchrongenerator
Dreiphasen-Synchrongeneratoren sind in nahezu allen kommerziellen Kraftwerken im Einsatz; der weniger verbreitete Typ ist der Asynchrongenerator. Diese Generatoren wandeln die mechanische Energie, die von Antrieben wie Dampfturbinen, Gasturbinen oder Wasserturbinen bereitgestellt wird, in elektrische Energie um.
Erreger
Die Erregung bezieht sich auf den Gleichstrom (DC), der den Rotorwicklungen zugeführt wird, um die Stärke des Magnetfeldes zu regulieren. Der Erregerstrom wird entweder über Bürsten oder bürstenlose Erregersysteme zugeführt; die meisten modernen Generatoren nutzen bürstenlose Erregung, da sie weniger Wartung erfordert als Systeme mit Bürsten.
Stator-Kern und Wicklungen
Der Stator besteht aus laminiertem Stahl. Er verfügt über gefräste Schlitze entlang seiner gesamten Länge, die mit Kupferleiterwicklungen gefüllt sind. Jeder Wicklungsschlitz ist mit einem Keil versehen, um zu verhindern, dass die Kupferwicklungen durch die während des Betriebs entstehenden Zentrifugalkräfte verschoben werden. Wechselstrom wird in den Statorwicklungen induziert, wenn die Magnetfelder des Rotors mit den Wicklungen interagieren.
Rotor und Wicklungen
Der Rotor besteht aus massivem Stahl mit gefrästen Schlitzen über seine gesamte Länge; diese Schlitze sind mit Kupferleiterwicklungen gefüllt. Gleichstrom (DC) wird den Rotorwicklungen zugeführt, um ein elektromagnetisches Feld um den Rotor zu erzeugen. Wenn sich der Rotor dreht, induzieren die Nord- und Südpole seines Magnetfeldes einen Wechselstrom (AC) in den Statorwicklungen.
Lager
Lager stützen das Gewicht der Welle sowohl im Leerlauf als auch im Betrieb. Kleinere Einheiten können Wälzlager verwenden, während größere Einheiten Gleitlager nutzen. Bei Gleitlagern ist es entscheidend, den Schmieröldruck während des Betriebs des Generators aufrechtzuerhalten. Ein Abfall des Schmieröldrucks kann zu Schäden an den Lagern und der Welle führen.
Kühlsystem
Die Kühlung erfolgt durch Luft, Wasserstoff oder Wasser. Kleinere Generatoren sind möglicherweise luftgekühlt, größere Einheiten oft wasserstoffgekühlt, während sehr große Einheiten wassergekühlt sein können.
Rahmen
Der Rahmen beherbergt den Stator, Rotor, Lager und die Kühlkanäle des Generators. Er bietet die strukturelle Festigkeit, die erforderlich ist, um alle Komponenten zu montieren, und ist so konzipiert, dass er Vibrationen absorbiert.
Durchführungen
Durchführungen leiten elektrischen Strom durch das Gehäuse des Generators, ohne das elektrische Potenzial des Gehäuses zu erhöhen. Sie bestehen normalerweise aus einem Aluminium- oder Kupferleiter und einem Porzellanisolator.
Halteband
Haltebänder üben einen Restkompressionsdruck auf die Rotorwicklungen aus, um den Zentrifugalkräften entgegenzuwirken, denen die Wicklungen während des Betriebs des Generators ausgesetzt sind.
Kühlventilatoren
Luft wird durch das Generatorgehäuse mit einstufigen Axialventilatoren gezogen, um Abwärme aus dem Gehäuse zu entfernen.
Zusätzliche Ressourcen
https://www.eeeguide.com/three-phase-synchronous-generator
https://www.theengineeringknowledge.com/introduction-to-synchronous-generator
https://www.alternative-energy-tutorials.com/wind-energy/synchronous-generator.html