Мощность электрогенератора
В мире существует громадное количество электрогенераторов различных схем и модификаций, принцип действия которых основан на законе электромагнитной индукции, который был открыт Фарадеем в 1831г. С тех пор попытки ученых, изобретателей создать другие принципы и закономерности в области разработок электрогенераторов не привели к получению желаемых результатов. Несмотря на многочисленные модификации и различные конструкции электрогенераторов, принцип их работы остался прежним.
Автором, также на основе указанной выше закономерности, разработано несколько модификаций электрогенераторов с встречно вращающимися индуктором и якорем (Патент РФ автора).
У предлагаемых электрогенераторов в сравнении с классическими можно выделить такие основные преимущества, как повышение мощности, повышение эксплуатационной надежности, снижение материалоемкости и габаритов, снижение себестоимости изготовления электрогенераторов.
Эти электрогенераторы могут быть широко использованы в различных сферах народного хозяйства, в частности для устройств с альтернативной энергетикой (тихоходные электрогенераторы), где под термином «альтернативная энергетика» подразумеваются источники электроэнергии, которые для привода электрогенераторов используют энергию морских волн, энергию приливов и отливов, энергию ветра и др.
В настоящей статье автором в плане разработки и внедрения новых энергосберегающих технологий, а также развития средств альтернативной энергетики решаются две задачи:
- увеличения мощности электрогенераторов при сохранении остальных параметров неизменными,
- значительного уменьшения веса и габаритов электрогенератора при сохранении той же мощности.
Рассмотрим их последовательно.
1. В разработанных автором конструкциях электрогенераторов между индуктором и якорем устанавливается редуктор, который обеспечивает увеличение мощности за счет одновременного и синхронного вращения индуктора и якоря в противоположных направлениях, либо по упрощенной схеме, либо с возможностью автоматического регулирования частоты вращения индуктора и якоря. При этом в обоих случаях должно выполняться условие Vи/Vя = const, т.е. отношение скоростей встречного вращения индуктора и якоря остается постоянным.
В упрощенной схеме электрогенератора привод устанавливается с торца вала, а встречное вращение индуктора и якоря осуществляется через конические шестерни и промежуточную коническую шестерню, которая закреплена через подшипники на стойке, установленной на основании электрогенератора.
2. С использованием схемы встречного вращения также можно значительно уменьшить габариты и материалоемкость электрогенераторов. Приведу сравнительный расчет габаритов и материалоемкости для электрогенератора с одним индуктором и одним якорем, которые вращаются навстречу друг другу, и электрогенератора, серийно выпускаемого Питерским заводом «Электросила» ЭГ СВ 1200/170 мощностью 50 тыс. кВт. с общим весом 1142 тонны. Последний имеет 96 (48 пар) полюсов, диаметр статора 14м. и общую высоту над полом 8,9м.
При получении промышленной частоты тока равной f=50Гц (формула f=n x p/60, где n-число оборотов привода; p-число пар полюсов индуктора) число оборотов привода у электрогенератора ОАО «Электросила» составляет 62,5об/мин. (50х60=3000):48=62,5об/мин. Оставляя то же самое число оборотов привода, при условии встречного вращения индуктора и якоря с одинаковой скоростью (Vя/Vи=1:1), получим (50/2х60=1500):р=62,5. Из этого соотношения получаем, что количество пар полюсов в этом случае равно 24, (т.е. р=24).
Таким образом, при сохранении тех же самых характеристик классического электрогенератора вместо 48 пар полюсов мы можем установить на заявляемом электрогенераторе 24 пары полюсов, сохраняя остальные параметры электрогенератора, кроме геометрии, неизменными.
Отсюда легко представить уменьшение габаритов и значительную экономию по материалоемкости описанной выше конструкции электрогенератора. По предварительным расчетам уменьшение размеров и материалоемкости составит 25-30%. Применительно к приведенному выше электрогенератору, экономия металла составит около 350 тонн, даже для перевозки такого груза потребуется несколько железнодорожных вагонов.
Итак, в настоящей статье автором этого сайта описаны конструкционные схемы электрогенераторов, которые позволяют или повысить мощность электрогенератора, оставляя остальные его параметры неизменными, или значительно уменьшить вес и габариты электрогенератора при сохранении у него той же мощности.
Примечание! Практическая реализация предлагаемых конструкционных схем электрогенераторов большой мощности будет возможна в полной мере только при использовании в схемах электрогенераторов двухконтурных токосъемников с высокой степенью синхронизации (НОУ-ХАУ автора).