Cooling of Next Generation Turbogenerators

• Unité de recherche: OFEN
• Numéro de projet: SI/500412
• Titre du projet anglais: Cooling of Next Generation Turbogenerators

Mots-clé (Allemand)

elektrische Maschine, Generator, Wirkungsgrad, Ventilation, Wärmeübergang

Description succincte (Allemand)

Turbogeneratoren sind Synchronmaschinen, die im 50 Hz Netz mit 3000 U/min rotieren. Diese Generatoren können wahlweise mit Wasserstoff oder mit Luft gekühlt werden. Luft ist das bevorzugte Medium, da hier eine sehr einfache Handhabung möglich ist. Um den Wirkungsgrad dieser luftgekühlten Generatoren zu steigern, ist eine Optimierung der Ventilation von entscheidender Bedeutung, da rund 50% der Verluste durch Luftreibung entstehen. Hierzu ist eine Verbesserung der Vorhersage- und Berechnungsmethoden unerlässlich sowie ein grosser Entwicklungsschritt ist notwendig, indem man Bekanntes verlassen muss. Die Anwendung der verbesserten Berechnung der Ventilation und Kühlung sollte anschliessend in einer Optimierung enden, die das effizienteste Kühlschema bestimmt und die Wärmeübergänge optimiert. Dies würde zu einer Reduktion des Volumenstroms beitragen, der wiederum einen direkten Einfluss auf die mechanischen Verluste und somit auf den Wirkungsgrad hat. Folgendes Vorgehen wird vorgeschlagen:
1. Berechnung bekannter Kühlschemata inklusive Validierung der Berechnung mit durchgeführten Messungen. Anschliessend soll dasjenige Kühlschema gewählt bzw. neu erstellt werden, das die beste Kühlleistung verspricht. Dieses neue Schema soll dann detailliert berechnet werden. Dieses effizienteste Kühlschema soll schlussendlich mit einem Modell validiert werden, das die Realität der Synchronmaschine widerspiegelt. Zusätzlich werden in der letzten Projektphase diese Messungen detailliert ausgewertet. 2. Berechnung und Messung der Strömung und Wärmeübergänge im Luftspalt und im Statorwickelkopfraum und 3. Erwärmungsberechnung von Rotoren.