Водородного охлаждения

разность двух электродных потенциалов, а принимая один из потенциалов за базовый, можно осуществить оценку относительного значения другого потенциала. В электрохимии в качестве базового принимают потенциал так называемого водородного электрода относительно раствора с нормальной активностью водородных ионов. Для осуществления водородного электрода ( 14.1) используют платиновый электрод, на поверхность которого адсорбируют газообразный водород.

Значения электродных потенциалов различных веществ относительно водородного электрода определяются в общем случае свойствами самого вещества и зависят от концентрации и температуры раствора (уравнение Нернста)

В электрохимии за начало отсчета принят потенциал так называемого водородного электрода» относительно электролита с активностью водородных ионов а(Н+)баз = 1 г • ион/л. В этом случае при температуре 18 °С

Каломельный электрод при в -* 18 °С развивает относительно водородного электрода э, д. с.

При использований водородного электрода в рабочем (измерительном) полуэлементе им можно измерять рН во всем диапазоне измерения (от 0 до 14). Однако вследствие неудобства применения (необходимость непрерывно насыщать электрод водородом) водородный электрод не получил широкого распространения и используется только как образцовый электрод для лабораторных исследований.

В электрохимии за начало отсчета принят потенциал так называемого «водородного электрода» относительно электролита с активностью водородных ионов а(Н+)баз = 1 г • ион/л. В этом случае при температуре 18 °С

Каломельный электрод при в = 18 °С развивает относительно водородного электрода э. д. с.

3. Устройство водородного электрода:

В случае водородного электрода на границе платина — раствор серной кислоты устанавливается динамическое равновесие:

раствором. Если концентрация и давление равны единице, то потенциал водородного электрода равен стандартному значению и условно принят за нулевой. Приведенные в табл. 1 величины стандартных потенциалов представляют собой разность потенциалов электродов относительно стандартного водородного электрода. Стандартный потенциал любого электрода можно рассматривать как электродвижущую силу элемента, состоящего из исследуемого и водородного электродов при концентрации ионов, принимающих участие в токооб-разующей реакции, равных единице. Присоединение водородного электрода к измеряемому производят путем погружения трубки 3 ( 3) в раствор, в котором находится измеряемый электрод. Трубка 3 заполнена раствором и

4. Схема измерения потенциала цинкового электрода в растворе сернокислого цинка относительно водородного электрода сравнения:

Значительный интерес для электротехники представляет водород. Это очень легкий газ, обладающий весьма благоприятными свойствами для использования его в качестве охлаждающей среды вместо воздуха (водород характеризуется высокой теплопроводностью и удельной теплоемкостью). При использовании водорода охлаждение вращающихся электрических машин существенно улучшается. Кроме того, при замене воздуха водородом заметно снижаются потери мощности на трение ротора машины о газ и на вентиляцию, так как эти потери приблизительно пропорциональны плотности газа. Ввиду отсутствия окисляющего действия кислорода воздуха замедляется старение органической изоляции обмоток машины и устраняется опасность пожара при коротком замыкании внутри машины. Наконец, в атмосфере водорода улучшаются условия работы щеток. Так как водородное охлаждение позволяет повысить мощность машины и ее КПД, крупные турбогенераторы и синхронные компенсаторы выполняются с водородным охлаждением (еше более эффективное охлаждение достигается циркуляцией жидкости внутри полых проводников обмоток статора и даже - что, конечно, технически сложнее - ротора). Применение циркуляционного водородного охлаждения требует герметизации машины (подшипники уплотняются при помощи масляных затворов). Чтобы избежать попадания внутрь машины воздуха (водород при содержании его в воздухе от 4 до 74% по объему образует взрывчатую смесь - гремучий газ), внутри машины поддерживается некоторое избыточное давление, сверх атмосферного; постепенная утечка водорода восполняется подачей газа из баллонов. При прочих равных условиях электрическая прочность водорода примерно на 40 %, а угольного ангидрида СО2 - на 10% ниже, чем электрическая прочность воздуха. Для заполнения

Благодаря применению водородного охлаждения уменьшились потери на трение ротора о воздух и КПД увеличился до значения i] = 0,978. Конечно, 0,8% сбереженной энергии тоже имеют значение, но вряд ли они смогли бы компенсировать усложнение конструкции, постройку установки для производства водорода и т. п. Главный эффект от повышения КПД заключался в том, что потери в генераторе, ранее составлявшие 2p = Pi(l—14) = 100000-0,03 = 3 МВт, сократились до 2р= 100000- (1—0,978) = 2,2 МВт, т. е. почти в 1,5 раза. Это позволило после некоторой переделки машины получить генератор мощностью 150 тыс. кВт, т. е. мощность машины была увеличена ровно в 1,5 раза при тех же габаритах.

Синхронные компенсаторы обычно выполняются на скорости вращения /г=750-М 000 об!мин и имеют явнополюсное исполнение. Вал компенсаторов не выступает за пределы корпуса и условия герметизации при применении водородного охлаждения облегчаются. Для возможности асинхронного пуска современные синхронные компенсаторы имеют такую же пусковую обмотку, как и синхронные двигатели. Из-за отсутствия нагрузочного тормозного момента на валу компенсатора его пуск производится легче и быстрее, чем двигателя.

Система водородного охлаждения также замкнутая и снабжена системой контроля.

Применение водородного охлаждения приводит также к удлинению срока службы изоляции, так как при явлении короны не возникает озона, вызывающего интенсивное окисление изоляции и появление вредных азотных соединений.

На 2.6 показана принципиальная схема газового хозяйства системы водородного охлаждения.

2.6. Принципиальная схема газового хозяйства водородного охлаждения: I - манометр; 2 - электроконтактный манометр; 3 - газоанализатор; 4 — блок регулирования и фильтрации; 5 — вентиль; 6 — углекислотный баллон; 7 — осушитель водорода; 8 — указатель жидкости; 9 - клапан давления водорода; 10 - водородный баллон; Л - предохранительный клапан

Электромашиностроительные заводы в СССР выпустили серию генераторов ТВ (ТВ2) мощностью до 150 МВт включительно с использованием косвенного водородного охлаждения, которые эксплуатируются на многих

Примечание. В обозначении типа КС - компенсатор синхронный, следующие буквы указывают на наличие водородного охлаждения (В), бесщеточного (Б) и реверсивного (О) возбуждения. Охлаждение: ВЗ — воздушное, КВР — косвенное водородное. Возбуждение: СТ — статическое тиристорное возбуждение, БЩ - бесщеточная система возбуждения.

До освоения водородного охлаждения (т. е. примерно до 1950 г.) турбогенераторы серии Т2 с косвенным воздушным охлаждением выпускались мощностью от 0,5 до 100 МВт (см. табл. 62-1); в настоящее время машины мощностью более 25 МВт заменены машинами с водородным охлаждением. Обозначение типа турбогенератора, приведенное в табл. 62-1, расшифровывается следующим образом: после символа серии указывается активная мощность турбогенератора в мегаваттах, последняя цифра означает число полюсов машины (2р = 2).

62-8. Схема непосредственного водородного охлаждения обмотки ротора в турбогенераторе с забором газа из зазора,