Синхронные генераторы, конвертирующие механическую энергию при значительных скоростях обращения ротора, получающуюся при работающей паровой или газовой турбин, в электроэнергию, называются турбогенераторами.
В девятнадцатом веке появились мощные паровые турбины. По этой причине потребовались высокоскоростные турбогенераторы. Их первое поколение имело вращающуюся обмотку и стационарную магнитную систему. Но у такой конструкции было множество ограничений, среди которых основным являлась небольшая мощность. Также ротор не мог переносить большие центробежные усилия. Чарльз Браун изобрёл ротор, в котором его обмотка возбуждения помещается в пазы, что образовываются в результате механической обмотки паковки. Также, Чарльз Браун разработал в 1898 году ламинированный цилиндрический ротор. И в конце концов, в 1901 году им был построен первый турбогенератор. Он имел шесть полюсов. И конструкция Брауна используется при изготовление турбогенераторов и в наше время.
Благодаря вращающемуся магнитному полю, что образовывается током непрерывного напряжения, протекающего в медной обмотке ротора, и конвертируется механическая энергия в электрическую.
Основные компоненты турбогенератора – это статор и ротор. Каждый из этих элементов состоит из большого числа систем. Турбогенераторы обладают двухслойными обмотками статора. Они стержневые, а их изоляция – термореактивная. Роторы турбогенераторов изготавливают из специальной высококачественной стали. Также турбогенераторы обладают масляными уплотнениями вала.
Для турбогенераторов с водородным охлаждением масляные уплотнения вала классифицируют на два типа: радиального и торцевого.
Охлаждение турбогенератора происходит по открытому и замкнутому циклу. Открытый цикл применяют только на турбогенераторах с воздушным охлаждением.
Основными техническими критериями турбогенератор являются напряжение, активная мощность, коэффициент мощности, напряжение, частота вращения и масса.
Турбогенераторы разделяют на несколько типов, учитывая электрическую мощность и технические задачи по энергоснабжению. Таким образом, турбогенераторы могут быть с воздушным охлаждением, с масляным охлаждением, с водородным охлаждением. А также бывают генераторы с комбинированным водородно-водяным охлаждением и асинхронные турбогенераторы.
Асинхронные турбогенераторы используют в составе мощных теплоэлектроцентралей, а также в энергосистемах с высокими нагрузочными колебаниями.
Для работы на атомных электростанциях применяют турбогенераторы с комбинированным охлаждением. Турбогенераторы с воздушным и масляным охлаждением используют на тепловых электростанциях с различной мощностью.
