Turbogenerador
Un turbogenerador es un generador eléctrico conectado al eje de una turbina de vapor o turbina de gas para la generación de energía eléctrica.[1] Los grandes turbogeneradores de vapor proporcionan la mayor parte de la electricidad del mundo y también son utilizados por barcos turboeléctricos de vapor.[2]
Los pequeños turbogeneradores impulsados por turbinas de gas se utilizan a menudo como unidades de potencia auxiliar (APU, principalmente para aviones).
Los primeros turbogeneradores fueron 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 solo en 1883.[3] El ingeniero Charles Algernon Parsons hizo una demostración de un turbogenerador de CC a vapor utilizando una dínamo en 1887,[4] y en 1901 había desarrollado el primer gran turbogenerador industrial de CA con potencia del orden de megavatios para una planta en Eberfeld, Alemania.[5]
Los turbogeneradores también se utilizaron en locomotoras de vapor como fuente de energía para la iluminación de vagones y bombas de agua para sistemas de calefacción.
Características constructivas
Los turbogeneradores se utilizan para altas velocidades de rotación del eje, típicas de las turbinas de vapor y gas. El rotor de un turbogenerador es un tipo de polo no saliente, generalmente con dos polos.[6]
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 grandes esfuerzos mecánicos debido a la alta velocidad de operación. Para hacer que el rotor sea mecánicamente resistente en turboalternadores grandes, el rotor normalmente se forja de acero sólido y se utilizan aleaciones como cromo-níquel-acero o cromo-níquel-molibdeno. El voladizo de los devanados en la periferia se asegurará mediante anillos de retención de acero. Pesadas cuñas de metal no magnético en la parte superior de las ranuras sujetan los devanados de campo contra las fuerzas centrífugas. Se utilizan normalmente materiales aislantes de composición dura, como la mica y el asbesto, en las ranuras del rotor. Estos materiales pueden soportar altas temperaturas y altas fuerzas de trituración.[7]
El estator de los turbogeneradores grandes se puede construir de dos o más partes, mientras que en los turbogeneradores más pequeños se construye en una pieza completa.[8]
Turbogenerador refrigerado por hidrógeno
Basado en el turbogenerador enfriado por aire, el hidrógeno gaseoso entró en servicio por primera vez como refrigerante en un turbogenerador enfriado por hidrógeno en octubre de 1937, en Dayton Power & Light Co. en Dayton, Ohio.[9] 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 hidrógeno, este es el tipo más común en su campo en la actualidad. El hidrógeno se puede fabricar in situ mediante electrólisis.
El generador está sellado herméticamente para evitar el escape del hidrógeno. La ausencia de oxígeno en la atmósfera interior reduce significativamente el daño del aislamiento de los devanados pordescargas corona. El hidrógeno circula dentro del recinto del rotor y se enfría mediante un intercambiador de calor gas-agua.[10]
Véase también
Referencias
- A los efectos de este artículo, el término turbogenerador significa la máquina eléctrica que convierte la energía mecánica del eje de una turbina giratoria 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" , y hay una definición similar aquí . 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. Véase , , y del IEEE: and . Fuentes de los fabricantes también apoyan que la definición se limite a la máquina eléctrica. y , and .
- «The turbogenerator – A continuous engineering challenge». Archivado desde el original el 21 de agosto de 2010.
- «Archived copy». Archivado desde el original el 15 de octubre de 2013. Consultado el 15 de octubre de 2013.
- Smil, Vaclav (2005). Creating the Twentieth Century. Oxford University Press. pp. 63–64. ISBN 0195168747.
- Scientific American. 27 de abril de 1901.
- Basic Electrical Engineering (Be 104). McGraw-Hill Education (India) Pvt Limited. 1990. p. 8.1. ISBN 978-1-259-08116-3. Consultado el 8 de agosto de 2017.
- Basic Electrical Engineering (Be 104). McGraw-Hill Education (India) Pvt Limited. 1990. p. 8.3. ISBN 978-1-259-08116-3. Consultado el 8 de agosto de 2017.
- Basic Electrical Engineering (Be 104). McGraw-Hill Education (India) Pvt Limited. 1990. p. 8.4. ISBN 978-1-259-08116-3. Consultado el 8 de agosto de 2017.
- National Electrical Manufacturers Association (11 de febrero de 2018). «A chronological history of electrical development from 600 B.C.». New York, N.Y., National Electrical Manufacturers Association.
- «Aeroderivative & Heavy-Duty Gas Turbines - GE Power». www.gepower.com. Archivado desde el original el 5 de mayo de 2010.
Datos: Q941593