Generador turbo
Un turbogenerador es un generador eléctrico conectado al eje de una turbina de agua o turbina de vapor o turbina de gas para la generación de energía eléctrica . [nota 1] Los grandes turbogeneradores impulsados por vapor proporcionan la mayor parte de la electricidad del mundo y también son utilizados por barcos turboeléctricos impulsados por vapor. [1]
Los pequeños turbogeneradores accionados por turbinas de gas se utilizan a menudo como unidades de potencia auxiliares (APU, principalmente para aviones ).
Historia
Los primeros turbogeneradores eran generadores eléctricos accionados por turbinas hidráulicas . La primera turbina hidráulica húngara fue diseñada por los ingenieros de Ganz Works en 1866; la producción a escala industrial con generadores de dinamo comenzó recién en 1883. [2] El ingeniero Charles Algernon Parsons demostró un turbogenerador alimentado con vapor de corriente continua utilizando una dinamo en 1887, [3] y en 1901 había suministrado el primer turbogenerador industrial de corriente alterna de gran potencia de megavatios a una planta en Eberfeld, Alemania. [4]
Los turbogeneradores también se utilizaban en las locomotoras de vapor como fuente de energía para la iluminación de los vagones y para las bombas de agua de los sistemas de calefacción.
Características constructivas
Los turbogeneradores se utilizan para velocidades de rotación del eje elevadas, típicas de las turbinas de vapor y de gas. El rotor de un turbogenerador es de tipo no saliente, generalmente con dos polos. [5]
La velocidad normal de un turbogenerador es de 1500 o 3000 rpm con cuatro o dos polos a 50 Hz (1800 o 3600 rpm con cuatro o dos polos a 60 Hz). Las partes giratorias de un turbogenerador están sujetas a altas tensiones mecánicas debido a la alta velocidad de operación. Para hacer que el rotor sea mecánicamente resistente en los turboalternadores grandes, el rotor normalmente se forja a partir de acero sólido y se utilizan aleaciones como acero al cromo-níquel o cromo-níquel-molibdeno. El voladizo de los devanados en la periferia se asegurará con anillos de retención de acero. Las cuñas metálicas pesadas no magnéticas en la parte superior de las ranuras sostienen los devanados de campo contra las fuerzas centrífugas. Normalmente se utilizan materiales aislantes de composición dura, como mica y amianto , en las ranuras del rotor. Estos materiales pueden soportar altas temperaturas y altas fuerzas de aplastamiento. [6]
El estator de los turbogeneradores grandes puede estar construido de dos o más partes, mientras que en los turbogeneradores más pequeños está construido en una pieza completa. [7]
Generador turbo refrigerado por hidrógeno
Basado en el turbogenerador refrigerado por aire, el hidrógeno gaseoso entró en servicio por primera vez como refrigerante en un turbogenerador refrigerado por hidrógeno en octubre de 1937, en la Dayton Power & Light Co. en Dayton, Ohio . [8] El hidrógeno se utiliza como refrigerante en el rotor y, a veces, en el estator , lo que permite un aumento en la utilización específica y una eficiencia del 99,0%. Debido a la alta conductividad térmica , el alto calor específico y la baja densidad del gas hidrógeno, este es el tipo más común en su campo en la actualidad. El hidrógeno se puede fabricar en el sitio mediante electrólisis .
El generador está sellado herméticamente para evitar que se escape el gas hidrógeno. La ausencia de oxígeno en la atmósfera reduce significativamente el daño al aislamiento de los devanados por eventuales descargas de corona . El gas hidrógeno circula dentro del recinto del rotor y se enfría mediante un intercambiador de calor de gas a agua . [9]
Véase también
Notas
- ^ Para los fines de este artículo, el término turbogenerador significa la máquina eléctrica que convierte la potencia mecánica de un eje de turbina giratorio en energía eléctrica. Sin embargo, existe una inconsistencia entre las fuentes sobre la definición de turbogenerador. Algunos diccionarios en línea dan una definición: "Un turbogenerador es la combinación de una turbina conectada directamente a un generador eléctrico para la generación de energía eléctrica" [1], y hay una definición similar aquí [2]. Otros diccionarios y la mayoría de las fuentes de ingeniería eléctrica dan una definición que se limita a la máquina eléctrica, con la turbina identificada como una entidad separada. Ver [3], [4], y del IEEE : [5] y [6]. Las fuentes de los fabricantes también respaldan que la definición se limita a la máquina eléctrica. [7] y [8], y "Turbogeneradores para plantas de energía térmica". ANDRITZ . Archivado desde el original el 31 de mayo de 2023.
Referencias
- ^ Ginet, C.; Joho, R.; Verrier, M. "El turbogenerador: un desafío ingenieril continuo" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 21 de agosto de 2010.
- ^ "Vízenergia hasznosítás szigetközi szemmel Avagy mi lesz veled, Dunakiliti?" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 15 de octubre de 2013 . Consultado el 15 de octubre de 2013 .
- ^ Smil, Vaclav (2005). La creación del siglo XX . Oxford University Press. pp. 63-64. ISBN 0195168747.
- ^ Scientific American , 27 de abril de 1901
- ^ Ingeniería eléctrica básica (Be 104). McGraw-Hill Education (India) Pvt Limited. 1990. pág. 8.1. ISBN 978-1-259-08116-3Archivado desde el original el 11 de febrero de 2018 . Consultado el 8 de agosto de 2017 .
- ^ Ingeniería eléctrica básica (Be 104). McGraw-Hill Education (India) Pvt Limited. 1990. pág. 8.3. ISBN 978-1-259-08116-3Archivado desde el original el 11 de febrero de 2018 . Consultado el 8 de agosto de 2017 .
- ^ Ingeniería eléctrica básica (Be 104). McGraw-Hill Education (India) Pvt Limited. 1990. pág. 8.4. ISBN 978-1-259-08116-3Archivado desde el original el 11 de febrero de 2018 . Consultado el 8 de agosto de 2017 .
- ^ Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (11 de febrero de 2018). "Una historia cronológica del desarrollo eléctrico desde el año 600 a. C." Nueva York, NY, Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos – vía Internet Archive.
- ^ "Turbinas de gas aeroderivadas y de servicio pesado - GE Power". www.gepower.com . Archivado desde el original el 5 de mayo de 2010.
Enlaces externos
- Pequeño turbogenerador para generadores diésel e híbridos
