Làm mát máy phát điện bằng khí Hydro
Thứ ba, 23/7/2013 | 10:46 GMT+7
Tất cả các máy phát điện xoay chiều đều là những máy phát điện đồng bộ với những phần tử chủ yếu là stator (phần tĩnh), rotor (phần quay) và thiết bị kích thích: những hệ thống máy điện hoặc thiết bị cung cấp dòng điện một chiều vào cuộn dây rotor để kích thích máy điện đồng bộ.
Bản thân máy kích thích có thể trực tiếp gắn rotor của máy điện đồng bộ
(những máy kích thích điện tử dòng điện một chiều hoặc xoay chiều, nhờ
chúng tạo ra được các hệ thống kích thích độc lập, các máy kích thích
không có chổi than). Những hệ thống tự kích thích với các bộ biến đổi
kiểu ion hoặc bán dẫn có điều khiển nhận được nguồn cung cấp từ cuộn dây
chính hoặc phụ của stator.
Khi dòng điện đi qua các dây dẫn và có sự hiện hữu của từ thông xoay
chiều, trong lõi thép sẽ phát sinh những tổn thất làm nóng máy. Để làm
mát máy cần có thiết bị quạt gió cưỡng bức bởi vì hiệu quả làm mát tự
nhiên không đủ.
Các máy phát điện tuabin hơi căn cứ theo phương pháp làm mát được phân
chia thành các máy làm mát bằng không khí, khí hydro và chất lỏng (nước,
dầu) hoặc kết hợp.
Việc nâng cao công suất máy phát điện ban đầu được thực hiện bằng cách
tăng kích thước. Điều đó đã tiếp tục cho đến khi các tải cơ học của các
phần tử khác nhau trên rotor (đai, nêm chèn…) đạt các trị số giới hạn.
Việc tiếp tục tăng công suất máy phát điện được thực hiện chủ yếu nhờ
nâng cao mật độ dòng điện trong các cuộn dây và tăng cường làm mát. Tuy
nhiên, cùng với sự gia tăng công suất thì các tổn thất về quạt gió và ma
sát giữa rotor với không khí tăng mạnh, vì vậy cần phải chuyển sang làm
mát trực tiếp các cuộn dây và lõi thép của máy phát điện.
Ưu việt của việc làm mát bằng khí hydro: nhờ tỷ trọng của hydro nhỏ hơn
gần 10 lần so với không khí, độ dẫn nhiệt cao gấp 7 lần không khí. Việc
sử dụng hydro làm mát cho phép tăng công suất máy phát điện thêm 35 –
40% so với làm mát bằng không khí (kích thước máy phát điện như nhau),
tăng hiệu suất thêm 1% trở lên, tăng tuổi thọ của máy. Thí dụ đối với
máy phát điện công suất 100 MW, 3.000 vòng/ phút khi làm mát bằng hydro
tăng thêm hiệu suất 1,2%; với máy phát điện làm mát bằng không khí công
suất 200 MW, tổn thất thông gió là 1.195 kW, còn khi làm mát bằng hydro
chỉ còn dưới 140 kW.
Những thử nghiệm ứng dụng làm mát bằng hydro cho các máy phát điện đã
được thực hiện lần đầu tại Mỹ vào năm 1923. Sau đó hệ thống làm mát bằng
hydro đã được thử nghiệm trên hàng loạt các máy phát điện và máy bù
đồng bộ công suất lớn và chỉ từ năm 1936 – 1938 ở Mỹ mới bắt đầu chế tạo
những máy phát điện tuabin hơi công suất lớn hàng trăm MW với các hệ
thống làm mát bằng hydro.