Пропеллерные турбины (полу-Каплан)

Пропеллерная турбина имеет самую высокую быстроходность среди всех типов турбин. Что позволяет при малых скоростях потока получать более высокую скорость вращения. Высокие обороты турбины в свою очередь позволяют применять более быстроходные, а значит, более легкие и дешевые электрогенераторы или уменьшать расходы на мультипликаторы. Поэтому пропеллерные турбины применяют при самых низких напорах, когда скорости потока невелики.

Пропеллерные гидротурбины, у которых лопасти жестко закреплены, применяются при незначительных колебаниях напора на ГЭС. У них благодаря отсутствию механизма разворота лопастей рабочего колеса уменьшается диаметр втулки, что дает возможность увеличить расход через турбину и повысить ее мощность.

По внешнему виду ротор пропеллерной турбины похож на гребной винт судна.

Лопасти ротора турбины, работающей в воде, изготавливают значительно шире, чем лопасти пропеллера самолета, что вызвано необходимостью избежать на рабочих режимах кавитации – образования пузырьков разряжения, которые нарушают правильную работу турбины и вызывают быстрое разрушение лопастей. Профили лопастей турбин также сильно отличаются от профилей, применяемых в воздухе. Профиль лопасти имеет гораздо меньшую относительную толщину и меньшую стрелку прогиба. Сделано это для уменьшения коэффициента подъемной силы, а, следовательно, для уменьшения риска возникновения кавитации.

Лопасти в турбине могут изготавливаться как фиксированными, так и поворотными. В первом случае лопасти неподвижно закреплены под выбранным углом, соответствующим рабочему напору и оптимальной нагрузке генератора. Поворотные лопасти оправдано применять при значительных колебаниях напора и работе генератора в энергосистеме с переменной нагрузкой. С помощью поворотных лопастей можно поддерживать неизменную частоту вращения ротора и частоту вырабатываемого напряжения в генераторах.