Refrigeracin de grandes alternadores sincrnicos para turbinas hidrulicasEl circuito de refrigeracin est estudiado con particular cuidado para obtener la mxima uniformidad de temperatura en las distintas partes del alternador, asimismo con las mnimas prdidas de ventilacin.Los refrigeradores estn montados en la parte externa del estator.

Detalle del circuito de refrigeracin

Turboalternadores refrigerados por hidrgenoLa velocidad de rotacin de un turboalternador de 60 Hz es de 3600 v.p.m. o si es de cuatro polos 1800 v.p.m.Las prdidas por ventilacin a 3600 v.p.m. son superiores en un orden del 60% de las que se producen a 3000 v.p.m. razn por la cual el empleo del hidrgeno presenta algunas ventajas.

Propiedades fsicas comparadas con el aireDensidad 14,4 veces menor que la del aire (menores prdidas por ventilacin 1/10 a 1/12)Conductividad trmica 7 veces mayor (mejor utilizacin de los materiales activos)Viscosidad 2 veces menorCoeficiente de transmisin del calor 1,35 veces mayor.

Ausencia de polvo y humedadLa sobrepresin del hidrgeno en el interior de la mquina puede alcanzar 2 kg/cm2 o ms, dependiendo de la eficacia de los rganos de estanqueidad.El poder refrigerante del gas aumenta con el incremento de la presin

VentajasLa vida de los aislantes de los devanados de alta tensin es mayor por no haber oxgeno, que en presencia de efluvios provoca la formacin de agentes corrosivos.Debido a la reducida densidad del gas, el zumbido provocado por el sistema de refrigeracin disminuye.

Otras consideracionesLa pureza del hidrgeno en el interior debe ser superior al 95%, no obstante debe considerarse la posibilidad de que se formen mezclas explosivas hidrgeno-aire.Las operaciones de llenado y vaciado de la mquina, los equipos de regulacin de pureza, presin y humedad, como as tambin los elementos de seguridad y sealizacin, incrementan el costo de la mquina comparada con mquinas refrigeradas por aire.

Adems del empleo de hidrgeno, el enfriamiento directo de los conductores ha permitido lograr el incremento de la potencia unitaria de los turboalternadores, evacuando el calor directamente del cobre, en lugar de disiparlo a travs del aislamiento.Se tiene un menor salto de temperatura entre el cobre y el hierro, permitiendo de este modo alcanzar longitudes del paquete magntico crecientes, requeridas por las mayores potencias.El enfriamiento directo se obtiene formando los devanados con conductores huecos por los que se hace circular el fluido refrigerante.

Detalle de la refrigeracin a hidrgeno dentro de los conductores huecos

Tipo de ventilacin en funcin de la potenciaLa figura muestra para distintos rangos de potencia, los distintos tipos de refrigeracin utilizados por un fabricante de reconocido prestigio.

Detalle constructivo del arrollamiento estatrico a doble estrato de grandes alternadores.

TransposicionesLas barras estn constituidas por planchuelas de cobre electroltico trafilado y recocido, revestidas cada una de ellas con hilo de vidrio y una resina. Las planchuelas son de pequeo espesor para reducir las prdidas por adensamiento de la corriente, y transpuestas en el tramo de la ranura con el sistema Roebel para eliminar las prdidas por corrientes de circulacin.Se observa el refuerzo del aislamiento en los puntos de transposicin.