同步发电机或交流发电机的氢气冷却

由于其优异的冷却性能，氢气被用作交流发电机的冷却介质。交流发电机的氢气冷却需要一个完全密封的循环系统。主要是在发电机轴和外壳之间使用油密封的轴封。油吸收泄漏出来的氢气和渗入的空气，因此应定期进行净化。

在交流发电机的氢气冷却中，氢气由鼓风机和风扇通过定子和转子循环。然后，加热后的氢气经过密封外壳内的冷却盘管。冷却盘管输送油或水以带走循环氢气中的热量。

采用氢气冷却的主要理由是，它可以将相同物理尺寸的交流发电机的容量提高约25%，而空气冷却的交流发电机的容量则较低。此外，氢气冷却还可以将交流发电机满载效率提高约1%。

交流发电机氢气冷却的优点

与空气冷却相比，交流发电机的氢气冷却具有以下优点：

  • 氢气冷却速度更快。因为氢气的热导率更高，传热能力是空气的1.5倍。

  • 在相同温度和压力下，氢气的密度低于空气。因此，当在交流发电机中使用氢气冷却时，由于旋转部件在低密度氢气中旋转，因此机器的旋转损失和噪声会降低。同时，交流发电机的效率也提高了。

  • 当在交流发电机中使用空气冷却时，可能会发生电晕放电，产生臭氧、氮氧化物、硝酸等物质，从而损坏交流发电机的绝缘。而氢气冷却则不会发生电晕放电，因此延长了交流发电机绝缘的使用寿命。

氢气冷却的注意事项

某些氢气和空气的混合物具有爆炸性。当氢气含量在6%到71%之间时，混合物会发生爆炸。当氢气含量超过71%时，混合物既不可燃也不支持燃烧。在实际应用中，大型交流发电机中氢气与空气的比例为9:1。

此外，为了防止交流发电机中氢气和空气的混合物爆炸，应将氢气的压力保持高于大气压，以防止受污染的空气向内渗透。

交流发电机氢气冷却的局限性

交流发电机或同步发电机氢气冷却的局限性如下：

  • 由于需要采用防爆结构和气密性轴封，氢气冷却的交流发电机比空气冷却的交流发电机成本更高。

  • 需要在壳体内设置输送油或水的冷却盘管，以带走循环氢气中的热量。

  • 需要一种在不产生爆炸的情况下将氢气导入交流发电机的方法。实现这一点有两种方法：

    • 用CO2净化空气，然后通入氢气。

    • 通过真空泵将装置抽至低于大气压，然后通入氢气。

更新于：2021年9月30日

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