www. Pečlivým ná-
vrhem bylo dosaženo optimálních provoz-
ních podmínek ložisek, a tím byl vytvořen
předpoklad pro jejich velkou spolehlivost
a dlouhou životnost. Elektrický generátor musí být přizpůso-
ben použitému výkonovému měniči a naopak.
U dosavadních instalací jednotky TGU
100 nejčastěji používaným palivem
dřevní štěpka nebo různé formy dřevního
odpadu.
Konstrukce statoru
Důležitým hlediskem při navrhování sta-
toru volba pólů. Chladič byl navržen
a podroben analýze CFD v programu Fluent
a termální analýze v programu Pro/Mechani-
ca. Vlastní statorové
plechy jsou s ohledem na minimalizaci ztrát
vířivými proudy vyrobeny speciálních ple-
chů o tloušťce 0,2 mm. Olejový systém zajišťuje kro-
mě mazání ložisek rovněž odvod ztrátového
tepla z rotoru. Jednotka TGU 100 B
představuje zařízení, které pracuje na prin-
cipu tzv. S ohledem na rostoucí
ztráty, které souvisejí s vysokými frekven-
cemi, byl zvolen čtyřpólový stator, přestože
stroj dvěma póly měl poloviční hodno-
tu frekvence. Vinutí navrženo pro za-
pojení do dvojitého třífázového usměrňovače. Překročí-li kterákoliv sledo-
vaná hodnota stanovenou mez, řídicí systém
indikuje danou poruchu a jednotku odstaví. Důvodem bylo snížení reakč-
ního vlivu kotvy na permanentní magnety,
kdy magnety mohou mít ve srovnání s dvou-
pólovým statorem menší výšku, a tím men-
ší hmotnost, což snižuje požadavky na roto-
rovou bandáž.
Řídicí systém mikroturbíny sleduje kromě tep-
lot v generátoru ještě teplotu a minimální prů-
tok chladicí vody. Uvnitř statoru
jsou na vývody vinutí připojeny propojovací
vodiče v délce 5 m, které statoru vystupu-
jí přes průchodky. Magnetický
tok určen přímo permanentními magnety,
a to jejich vlastnostmi a uspořádáním. Jednotku možné rovněž použít
ve všech provozech, kde vyskytuje dosta-
tečné množství odpadního tepla, které zajistí
ohřev pracovního média vzduchu alespoň
na 750 při množství 1,15 kg/s. Prv-
ním zkoušeným typem pružné podpory byl tzv. Teplotní nerovnoměrnost
pláště generátoru v důsledku teplotní roz-
tažnosti způsobila deformaci pláště generáto-
ru. Pracovní vinutí tří-
fázové, zapojené do dvojité hvězdy. týče mazání loži-
sek, byla zvolena osvědčená řešení využívaná
u leteckých motorů.pbsvb. Největší podíl
ztrát mají elektromagnetické ztráty ve statoru
(70 %), ztráty rotoru třením o vzduch
(15 20 %) a ztráty v ložiskách (10 %).
nosníčkový typ pružného pouzdra s možností
hydraulického tlumení. Ztrátové teplo z ložisek a rotoru odvádí
prostřednictvím mazacího oleje a zahlcovací-
ho vzduchu labyrintových ucpávek. Funkce jednotky
je znázorněna na obr.
Změnou rozměrů nosníčků bylo možné měnit
tuhost ložiskových podpor a nalézt optimál-
ní hodnoty tuhosti a tlumení. U vysokootáčkového generátoru velmi
důležité, aby chladič odváděl teplo rovnoměr-
ně, tj. 5.
S rostoucí teplotou permanentních magnetů
klesá jejich remanentní indukce i koercitivní
síla. S rostoucím zatížením generátoru
roste i úbytek napětí. aby na plášti nikde nevznikala teplejší
a chladnější místa. V úvahu
přicházejí teplárny, popř. Ten způsoben průcho-
dem proudu činným odporem vinutí, rozpty-
lovou reaktancí a ponejvíce reaktancí reakce
kotvy. Vlastní ložiskový prostor
byl utěsněn labyrintovými ucpávkami, kte-
ré jsou pro jejich správné fungování zahlco-
vány vzduchem přiváděným od kompresoru
mikroturbíny.
Přestože výkonový měnič používá ke změ-
ně napětí i frekvence na parametry sítě, bylo
důležité navrhnout generátor tak, aby splňo-
val povolené rozmezí výstupního napětí. Optimalizací jejich geo
metrie a použitím pryžových kroužků po-
dařilo vhodně naladit jejich tuhost a tlumení.
Chlazení
Vzhledem k malému objemu generátoru
bylo nutné zajistit spolehlivé odvedení ztrá-
tového výkonu v podobě tepla. Velikost výstupního napětí dále kolísá
s ohledem na chlazení a teplotu generátoru.cz
Základní parametry generátoru HFG 125 T
Parametr Hodnota
jmenovitý výkon 100 kV·A
jmenovité napětí 440 V
jmenovitá frekvence 1 867 Hz
jmenovité otáčky 56 000 min–1
účiník 0,96
chlazení kapalinové
hmotnost 35 kg
Obr.
Bylo velmi obtížné najít vhodné pracovní roz-
mezí pro turbínový motor, elektrický generá-
tor a výkonový měnič.
Rotor generátoru uložen pomocí dvoji-
ce velmi přesných bezklecových hybridních
ložisek s kosoúhlým stykem.
Ochranné funkce
Pro zajištění spolehlivého provozu generá-
toru jsou ve statorovém vinutí a u ložisek in-
stalovány snímače teploty. Avšak tato kon-
strukce byla pro svou složitost nevhodná pro
sériovou produkci. Čtyřpólová koncepce statoru
rovněž přispívá ke kratšímu „převisu“ vinutí
na konci statorového svazku, což umožňuje
generátor celkově zkrátit. Proto byly nově navrženy
ložiskové podpory, které jsou výrobně jedno-
dušší a kompaktnější. Velikost indukovaného napětí
je dána velikostí magnetického toku odpoví-
dajícího počtu závitů a otáčkám.
Použití
Generátor HFG 125 T součástí mikro-
turbínové jednotky TGU 100 která vyrá-
běna v PBS Velká Bíteš. Ložiskový prostor odvětrá-
ván přes odlučovač oleje, který tvoří nedílnou
součást generátoru. chemické nebo me-
talurgické provozy.
Použití TGU
100 B
. Ztrá-
tové teplo statoru a část tepla vzniklého
třením o vzduch odvádějí vnějším pláš-
těm chlazeným kapalinou, do kterého na-
lisován statorový paket. Počátky
vinutí jsou spojeny do dvou galvanicky od-
dělených samostatných uzlů. 3. Jde
o omezení dané konstrukcí použitého výko-
nového měniče. Vyso-
kootáčkové stroje mají velmi malý počet zá-
vitů (obvykle dva čtyři), z čehož vyplývá
velmi malý činný odpor vinutí a velmi malá
indukčnost. Tato konstrukce po-
užívá k uložení leteckých turbínových motorů. nepřímého ohřevu, při němž spali-
ny neprocházejí turbínou, ale přes výměník
ohřívají pracovní médium. Tyto snímače jsou
vyvedeny do konektoru na plášti generátoru.ELEKTRO 3/2011
inovace, technologie, projekty
Při vypracovávání návrhu elektrického ge-
nerátoru bylo doporučeno a vyzkoušeno něko-
lik různých typů pružného uložení rotoru
