Vorlesung Strömungsmaschinen II. 4. Gastvorlesung Generatoren Prof. Dr.-Ing. Bernd Ponick

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Bernt Pohl
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1 Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik Vorlesung 4. Gastvorlesung Generatoren Prof. Dr.-Ing. Bernd Ponick

2 Generatoren Funktionsweise und Aufbau Folie 4.2

3 Ziele Funktionsweise und Aufbau von Generatoren verstehen Besonderheiten mit Wirkung auf den Gesamtstrang Netzanbindung Leistungsstufen und Typen Folie 4.3

4 Grundgleichung der Generatorleistung Folie 4.4

5 TLRI-Serien - luftgekühlter Generator mit Schleifringen Folie 4.5

6 Hauptkomponenten am Beispiel eines luftgekühlten Generators 1 Läufer 2 Feldwicklung 3 Läuferkappe 4 Axialgebläse 5 Ständerwicklung 6 Blechpaket 7 Ständergehäuse 8 Stromdurchführungen 9 Stehlager 10 turbinenseitige Kupplung 11 Luftrückkühler 12 Schleifringabdeckung Folie 4.6

7 TLRI-Serien - luftgekühlter Generator Folie 4.7

8 TLRI-Serien Folie 4.8

9 Typisches Generatorleistungsdiagramm (Bemessungs-cos ϕ = 0.8) Folie 4.9

10 Typische Generatorkurven für einen Gasturbosatz Folie 4.10

11 Generatoren - Erregung Folie 4.11

12 Läufervarianten von Synchronmaschinen vierpoliger Schenkelpolläufer vierpoliger Vollpolläufer (geblecht) Folie 4.12

13 Massive Schenkelpolläufer Massiver Schenkelpolläufer eines bürstenlos erregten Synchronmotors P N = 15,7 MW, U N = 13,2 kv, n N = 1800 /min (Werkbild ABB) Folie 4.13

14 Geblechte Vollpolläufer Läufer eines vierpoligen Synchrongenerators mit bürstenloser Erregung (Werkbild LDW) Läufer eines vierpoligen Vollpol-Synchronmotors mit Kappenringen P N = 13,5 MW U N = 10 kv = 1500 /min n N (Werkbild Siemens) Folie 4.14

15 Turbogeneratoren mit massivem Vollpolläufer fertiger Läufer eines zweipoligen, luftgekühlten Turbo-Generators S N = 29 MVA cosϕ N = 0,8 U N = 11 kv = 60 Hz f N (Werkbild Siemens) Welle und bewickelter Induktor eines vierpoligen Turbo-Generators S N = 1500 MVA cosϕ N = 0,8 η N = 98,8% U N = 27 kv = 50 Hz f N (Werkbild Siemens) Folie 4.15

16 Erregerstrom - Zuleitung von den Schleifringen zur Feldwicklung des Generatorläufers Folie 4.16

17 Blockdiagramm - Erregung ohne Bürsten Folie 4.17

18 Läufer einer Erregermaschine mit rotierendem Gleichrichter Folie 4.18

19 Generatoren - Kühlung Folie 4.19

20 Schematische Darstellung des TLRI Kühlkreislaufs mit seitlich angebrachten Kühlern Folie 4.20

21 Direkte radiale Kühlung des Rotors in einem TLRI-Generator Folie 4.21

22 bewickelter Induktor eines vierpoligen Turbo-Generators S N = 1500 MVA cosϕ N = 0,8 η N = 98,8% U N = 27 kv f N = 50 Hz direkte Leiterkühlung durch Wasser in Ständer und Läufer (Werkbild Siemens) Kühlung des Läufers Axialer Lufteintritt in den Läufer durch Nutgrundkanäle (Werkbild AEG) Folie 4.22

23 Längsschnitt eines wasserstoffgekühlten Generators mit indirekt gekühlter Ständerwicklung Folie 4.23

24 Drucköl - Wellendichtung für wasserstoffgekühlte Generatoren Folie 4.24

25 Kompletter Induktor eines zweipoligen Turbo-Generators mit mehrstufigem Gebläse (Werkbild Siemens) Folie 4.25

26 Generatorprogramm 10 bis 2000 MVA Folie 4.26

27 Stabenden einer wassergekühlten Ständerwicklung Folie 4.27

28 Generatoren - Besonderheiten Folie 4.28

29 Störfälle bei Synchronmaschinen Fehlsynchronisation Vierpoliger Synchrongenerator, 3,2 MVA, 5 kv, Fehlwinkel Δ ϕ = i1c / I1N Luftspaltmoment / MN t [s] t [s] i2 / I2N 1.00 i3q / I3N t [s] t [s] Folie 4.29

30 Störfälle bei Synchronmaschinen dreipoliger Klemmenkurzschluss Vierpoliger Synchrongenerator, 3,2 MVA, 5 kv, Kurzschluss im Nulldurchgang von U bc i1c / I1N Luftspaltmoment / MN t [s] t [s] i2 / I2N 1.00 i3d / I3N t [s] t [s] Folie 4.30

31 Störfälle bei Synchronmaschinen zweipoliger Kurzschluss mit Netztrennung Vierpoliger Synchrongenerator, 3,2 MVA, 5 kv, Kurzschluss im Nulldurchgang von U bc i1c / I1N Luftspaltmoment / MN t [s] t [s] i2 / I2N 1.00 i3d / I3N t [s] t [s] Folie 4.31

32 Störfälle bei Synchronmaschinen zweipoliger Klemmenkurzschluss am Netz Vierpoliger Synchrongenerator, 3,2 MVA, 5 kv, Kurzschluss im Nulldurchgang von U bc i1c / I1N Luftspaltmoment / MN t [s] t [s] i2 / I2N 1.00 i3d / I3N t [s] t [s] Folie 4.32

33 Schadensbild nach Fehlsynchronisation Ständer eines vierpolige Synchrongenerators, 30 MVA, 11 kv nach Fehlsynchronisation mit Phasenopposition Folie 4.33

34 Wicklungskopf eines Grenzleistungs-Turbogenerators Ständerwickelkopf eines Turbogenerators beim und nach dem Wickeln S N = 1500 MVA cosϕ N = 0,8 η N = 98,8% U N = 27 kv f N = 50 Hz direkte Leiterkühlung durch Wasser in Ständer und Läufer (Werkbilder Siemens) Folie 4.34

35 magnetgelagerter Turboverdichterantrieb Magnetgelagerter Turboverdichterantrieb zur Erdgasförderung PN = 23 MW, UN = 2 x 3,6 kv, Drehzahlstellbereich /min (Werkbild Siemens) Folie 4.35

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