БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ТУ)

Турбово'з,автономный локомотив, первичным двигателем которого служит турбина. На Т. могут использоваться паровые и газовые турбины. Паровая турбина не нашла применения на локомотивах, главным образом из-за громоздкости паротурбинной установки и низкого общего кпд. В качестве первичного двигателя используются газовые турбины. Первый газотурбовоз был создан и начал эксплуатироваться в 1948 (США). Однако больших успехов турбовозостроение не достигло. Развитие и совершенствование Т. связано с возможностью создания локомотива большой агрегатной мощности (с кпд до 30%) при достаточно низкой удельной массе (масса, приходящаяся на единицу мощности) и с дальнейшим улучшением их энергетических и конструктивных качеств.

Турбогенера'тор,генератор электрической энергии, приводимый во вращение паровой или газовой турбиной. Обычно Т. — это синхронный генератор, непосредственно соединённый с турбиной тепловой электростанции (ТЭС). Так как турбины, используемые на ТЭС, работающих на органическом топливе, имеют наилучшие технико-экономические показатели при больших частотах вращения, то Т., находящиеся на одном валу с турбинами, должны быть быстроходными. Частота вращения n Т. определяется из условия f = р ( n ) где f — частота переменного тока, р — число пар полюсов Т. В СССР промышленная частота тока f = 50 гц, поэтому наивысшая частота вращения Т. составляет 50 сек - –1 (при р = 1).

Т. — электромашина горизонтального исполнения ( рис. ). Обмотка возбуждения Т. расположена на роторе с неявно выраженными полюсами, трёхфазная рабочая обмотка — на статоре. Ротор, испытывающий наиболее сильные механические напряжения, выполняют из целых поковок высококачественных сталей. По условиям прочности линейная скорость точек ротора v не должна превышать 170—190 м/сек, что ограничивает его диаметр при n = 50 сек –1 величиной D = v/pn = 1,2—1,3 м. Относительно малый диаметр ротора обусловливает его сравнительно большую длину, которая, однако, ограничена допустимым прогибом вала и не превышает 7,5—8,5 м. На поверхности ротора профрезерованы продольные пазы, в которые укладывают витки обмотки возбуждения. Обмотку крепят клиньями, закрывающими пазы, и массивными бандажами из немагнитной стали, охватывающими лобовые (торцевые) части обмотки. Питается обмотка от возбудителя электрических машин.

Статор Т. состоит из корпуса и сердечника с пазами для обмотки. Сердечник изготовляют из нескольких пакетов, набираемых из листов электротехнической стали толщиной 0,35—0,5 мм, покрытых слоем лака. Между отдельными пакетами оставляют вентиляционные каналы шириной 5—10 мм. В пазах обмотку крепят клиньями, а её лобовые части укрепляют на специальных кольцах, расположенных в торцевой части статора. Сердечник помещают в стальной сварной корпус, закрываемый с торцов щитами.

Т. атомных электростанций обладают некоторыми особенностями, связанными с тем, что пар, вырабатываемый в ядерном реакторе, имеет относительно низкие параметры, обусловливающие экономическую целесообразность применения турбин с частотой вращения 25 сек –1. Такая частота требует наличия двух пар полюсов на роторе Т. и позволяет выполнять сам ротор с большим диаметром (до 1,8 м ) . При этом размер поковки ротора ограничивается технологическими возможностями её изготовления (максимальная масса поковки достигает 140—180 т ) .

Т. мощностью до 30 Мвт имеют замкнутую систему воздушного охлаждения; при мощности свыше 30 Мвт воздушную среду заменяют водородной (с избыточным давлением около 5 кн/м 2 ) . Использование водорода в качестве теплоносителя позволяет увеличить съём тепла с охлаждаемых поверхностей (так как теплоёмкость водорода в несколько раз превышает теплоёмкость воздуха) и соответственно повысить мощность Т. при заданных размерах. Циркуляция теплоносителя обеспечивается вентиляторами, расположенными на одном валу с Т. Тепло снимается с поверхностей изолированных проводников и стальных сердечников. Нагревшийся теплоноситель поступает в специальный охладитель (при водородном охлаждении он встраивается в Т. и вся система охлаждения тщательно герметизируется). Для интенсификации охлаждения при мощности Т. свыше 150 Мвт давление водорода в системе повышают до 300—500 кн/м 2, а при мощности свыше 300 Мвт используют внутреннее охлаждение проводников обмотки водородом или дистиллированной водой. При водородном охлаждении проводники обмотки делают с боковыми вырезами-каналами, а при водяном охлаждении применяют полые проводники. В крупных Т. охлаждение обычно комбинированное: например, обмотки статора и ротора охлаждаются водой, а сердечник статора — водородом.

Повышение мощности Т. приводит к снижению удельного расхода материалов и в конечном счёте к снижению затрат на его изготовление (в расчёте на квт мощности). Так, у Т. мощностью 30 Мвт расход материала на каждый квт мощности составляет 2,75 кг, а у Т. мощностью 200, 500, 800 и 1200 Мвм — соответственно 1,53, 0,69, 0,58 и 0,457 кг. Таблица иллюстрирует рост мощности Т., выпускаемых в СССР

Рост максимальной мощности турбогенераторов, производимых в СССР.

Кпд Т. 98—99%, напряжение на зажимах — до нескольких десятков кв.

Лит.: Вольдек А. И., Электрические машины, Л., 1974.

М. Д. Находкин.

Турбогенератор мощностью 1200 Мвт (напряжение 24 кв , частота вращения ротора 50 сек —1, кпд 99%).

Турбокомпре'ссор,1) основной агрегат турбокомпрессорного двигателя, состоящий из механически связанных компрессора и авиационной газовой турбины. Иногда Т. применяют для наддува поршневых двигателей внутреннего сгорания; в этом случае выхлопные газы двигателя расширяются в турбине, которая вращает компрессор, повышающий давление подаваемого в цилиндры воздуха. 2) Лопаточный компрессор (центробежный или осевой) для сжатия и подачи газов; обеспечивает больший, чем у поршневого компрессора, кпд и исключает пульсации давления подаваемого газа.

Турбокомпре'ссорный дви'гатель, газотурбинный двигатель. Применяемые в авиации Т. д. разделяются на турбовинтовые двигатели, в которых основная тяга создаётся воздушным винтом, и турбореактивные двигатели, в которых тяга создаётся струей газов, вытекающих из реактивного сопла.