Владимир Карцев - Магнит за три тысячелетия (4-е изд., перераб. и доп.)

1250 мм. При увеличении мощности в 12 раз диаметр ротора изменится лишь в 1,25

раза. При дальнейшем увеличении диаметра ротора его могут разорвать центробежные

силы.

В настоящее время на Костромской ГРЭС успешно работает крупный советский

двухполюсный турбогенератор ТВВ-1200-2. Его ротор цельнокованый из

высококачественной легированной стали. Охлаждение обмоток ротора производится

водородом, статора — водой. Сооружение этой машины стало для советской и мировой

техники весьма знаменательным событием. Из числа многих технических трудностей,

которые пришлось преодолеть машиностроителям, назовем лишь одну — создание

цельной поковки ротора значительных габаритов. Инженеры и рабочие Ижорского

завода имени А.А.Жданова с честью вышли из этого затруднения: металл для

заготовки массой 230 т варили одновременно в мартеновской и двух электрических

печах; сталеваром удалось обеспечить синхронность плавок. Так был создан самый

крупный слиток в истории отечественной металлургии.

Технические данные советских турбогенераторов находятся сегодня на уровне

характеристик лучших зарубежных машин, а зачастую и превосходят их. Одно из

наиболее значительных зарубежных достижений — построенный в последние годы

фирмой "Броун-Бовери" (ФРГ) турбогенератор мощностью 1300 МВт для АЭС "Библис".

В отличие от большинства советских турбогенераторов у него невысокая частота

вращения (1500 об/ /мин), что позволяет резко увеличить диаметр ротора

(уменьшились центробежные усилия!), сделать его составным и увеличить объем

машины. Вот некоторые данные этого крупнейшего в мире турбогенератора: мощность

его 1300 МВт, КПД = 98,65 %, статор и ротор охлаждаются водой, масса ротора 204

т, статора 371 т, диаметр ротора 1,8 м, длина 7,5 м.

Разобравшись в наиболее современных конструкциях турбогенераторов, можно

заметить, что увеличение их мощности (повышающее экономичность электростанции и

темпы, ввода мощностей) наталкивается на серьезные трудности. Одна из них —

необходимость конструировать роторы диаметром, не превышающим 1350 мм. Такое

требование обусловлено, во-первых, возможностями металлургической

промышленности; во-вторых, достигнутым уже сейчас пределом механической

прочности (при частоте вращения 3000 об/мин). Кроме того, увеличить длину ротора

при заданном диаметре также невозможно из-за возникновения недопустимого прогиба

вала и резонансных явлений.

Не меньшая проблема — бандажи лобовых частей обмотки ротора (каппы) большого

диаметра из немагнитных материалов (составные роторы и бандажи при частоте

вращения 3000 об/мин не применяют вследствие низкой эксплуатационной

надежности).

С ростом мощности и интенсификации охлаждения меняются и показатели

турбогенераторов. Увеличивается токовая загрузка при сравнительно малой

изменяющейся магнитной индукции (последняя ограничена магнитными свойствами

материалов и не может быть существенно повышена). Резко снижается удельный

расход материалов, несколько возрастает КПД.

Наибольшая мощность двухполюсных генераторов традиционных типов, которую, по-

видимому, удастся реализовать в ближайшие 15 лет, будет 1500…2000 МВт, а

наибольшая мощность четырехполюсных 3000…4000 МВт.

Ясно, что для создания генераторов большей мощности понадобятся новые

конструкторские решения и материалы. В этой связи особые надежды ученые и

инженеры возлагают на сверхпроводимость. Недаром одним из основных направлений

развития науки намечены теоретические и экспериментальные исследования в области

сверхпроводящих материалов, а одним из основных направлений развития техники —

разработка сверхпроводниковых турбогенераторов. Сверхпроводящее

электрооборудование позволит резко увеличить электрические и магнитные нагрузки

в элементах устройств и благодаря этому резко сократить их размеры. В

сверхпроводящем проводе допустима плотность тока, в 10…50 раз превышающая

плотность тока в обычном электрооборудовании. Магнитные поля можно будет довести

до значений порядка 10 Тл, по сравнению с 0,8…1 Тл в обычных машинах. Если

учесть, что размеры электротехнических устройств обратно пропорциональны

произведению допустимой плотности тока на индукцию магнитного поля, то ясно, что

применение сверхпроводников уменьшит размеры и массу электрооборудования во