発電機の温度要件と冷却

非常用電源として、ディーゼル発電機は使用中に長時間連続運転する必要があります。このような大きな負荷がかかると、発電機の温度が問題となります。良好な連続運転を維持するためには、温度を許容範囲内に保つ必要があります。そのため、温度要件と冷却方法を理解しておくことが重要です。

1. 温度要件

ディーゼル発電機の絶縁等級によって、温度上昇の要件は異なります。一般的に、発電機の運転中は、固定子巻線、界磁巻線、鉄心、コレクターリングの温度は約80℃です。これを超えると、温度上昇が高すぎます。

2. 冷却

発電機の種類や容量によって冷却方式は異なります。ただし、一般的に使用される冷却媒体は空気、水素、水です。タービン同期発電機を例にとると、その冷却システムは密閉型で、冷却媒体は循環式で使用されます。

① 空冷

空冷方式では、ファンを使って空気を送り込みます。冷たい空気を発電機の巻線端部、固定子、回転子に吹き付けて放熱します。冷たい空気は熱を吸収して温風となり、混ざり合った後、鉄心のエアダクトを通って排出され、冷却器で冷却されます。冷却された空気はファンによって発電機に送られ、再び循環することで放熱効果が得られます。中型および小型の同期発電機は、一般的に空冷方式を採用しています。

②水素冷却

水素冷却は冷却媒体として水素を使用し、水素の放熱性能は空気よりも優れている。例えば、ほとんどのターボ発電機は冷却に水素を使用している。

③ 水冷

水冷方式は、固定子と回転子の二重水冷方式を採用しています。固定子水システムの冷水は、外部水システムから水管を通って固定子に設置された給水リングに流れ込み、断熱管を通ってコイルに流れます。熱を吸収した後、断熱水管によってフレームに設置された排水リングに集められ、発電機外部の水システムに排出されて冷却されます。回転子水システムの冷却水は、まず励磁機の側軸端に設置された給水支持部に入り、回転軸の中央の穴に流れ込み、複数の子午線状の穴を通って集水タンクに流れ込み、断熱管を通ってコイルに流れます。冷水は熱を吸収した後、断熱管を通って排水タンクに流れ込み、排水タンクの外縁にある排水孔を通って排水支持部に流れ込み、排水主管を通って排出されます。水の放熱性能は空気や水素よりもはるかに高いため、新型の大型発電機は一般的に水冷式を採用している。