የሃይድሮ ኤሌክትሪክ ኃይል፣ ታዳሽ እና ዝቅተኛ ዋጋ ያላቸው ባህሪያት ያሉት፣ በኢነርጂ ሽግግር ውስጥ ቁልፍ አካል ነው።

በንጹህ ኢነርጂ ገጽታ ውስጥ፣ የሃይድሮ ኤሌክትሪክ ኃይል ለታዳሽ ባህሪው፣ ለዝቅተኛ ወጪው እና ለጠንካራ የጫፍ ማመጣጠን አቅሙ ምስጋና ይግባውና ለኢነርጂ ለውጥ ወሳኝ ምሰሶ ሆኖ ይቆማል። ከሶስት ጎርጅስ ግድብ ግዙፍ ተርባይኖች እስከ በተራራማ አካባቢዎች በሚገኙ ትናንሽ የሃይድሮ ኤሌክትሪክ ማመንጫዎች ለስላሳ ፍሰት ድረስ፣ የተርባይኑ ሽክርክሪት ሁልጊዜ ከ"የውሃ እምቅ ኃይል → ሜካኒካል ኢነርጂ → የኤሌክትሪክ ኢነርጂ" የኃይል ልወጣ ጋር አብሮ ይመጣል። የሃይድሮ ኤሌክትሪክ ዋና ማራኪነት በተለያዩ የውሃ ራስ እና የፍሰት ሁኔታዎች ስር የሃይድሮ ኤሌክትሪክ ተርባይን-ጄኔሬተር ክፍል በሚያስደንቅ ሁኔታ መላመድ ላይ ነው። ይህ ተለዋዋጭ የማሳያ ሞዴል፣ እንደ ምላሽ ተርባይኖች እና የግፊት ተርባይኖች ያሉ ዋና ዋና የተርባይኖችን ዓይነቶች በትክክል በማባዛት፣ በተርባይኑ እና በውሃ ፍሰት መካከል ያለውን መስተጋብር ልዩ ፈጠራ ያሳያል። (1) የምላሽ ተርባይን ሞዴል፡ በውሃ ፍሰት እና በብላዶች መካከል "የሚቀበል" የኢነርጂ ልውውጥ የፍራንሲስ ተርባይን ሞዴል በስፋት ጥቅም ላይ የዋለው "ሁሉን አቀፍ" ነው። ሞዴሉ በሶስት ጎርጅስ የኃይል ጣቢያ ውስጥ የ700 ሜጋ ዋት አሃድ ዋና መዋቅርን በ1፡25 ሚዛን ይደግማል። ሯጩ 30 ሴ.ሜ የሆነ ዲያሜትር ያለው ሲሆን በራዲያል የተደረደሩ 13 የተስተካከሉ ቢላዎች (15° የመግቢያ አንግል፣ 20° የመውጫ አንግል) አሉት፤ ሯጩን በዙሪያው የሚያስተካክሉ የመመሪያ ቫኖች (24 ቫኖች፣ ከኤቢኤስ ፕላስቲክ እና ከብረት ፍሬም ኮምፖዚት የተሠሩ) ከ"ገቨርነር ቀለበት" ጋር የተገናኙ ሲሆን ይህም የመሪ ቫን መክፈቻን (0-30°) ማስተካከል ይችላል። ግልጽ የሆነው መያዣ ከተጣለ አክሬሊክስ የተሰራ ነው። ውሃ (በማይክሮ ፓምፕ የሚንቀሳቀስ የሚዘዋወር የውሃ ስርዓት) ከሁሉም ጎኖች በእኩል ወደ መያዣው ይፈስሳል፣ በመሪ ቫኖቹ ይመራል፣ እና በ20ሜ/ሰ በሚመስል የፍሰት ፍጥነት የሯጩን ቢላዎች ይነካካል፣ ይህም ሯጩን እንዲሽከረከር ያደርገዋል (150 rpm፣ ከእውነተኛው ክፍል 125 rpm ጋር ይዛመዳል)። የተለዋዋጭ ማሳያው እምብርት “የክብ ውሃ ቅበላ” የኃይል ልወጣ ላይ ነው፡ የመሪ ቫን መክፈቻ ወደ 20° ሲስተካከል፣ የፍሰት መለኪያው “የተመሳሰለ የፍሰት መጠን 5L/s” ያሳያል፣ የፍጥነት መለኪያው በ150 rpm ይረጋጋል፣ እና የጄነሬተሩ ሞዴል 220V ያወጣል። “በጎርፍ ወቅት የጨመረ ፍሰት” (የመመሪያ ቫን ሙሉ በሙሉ ክፍት) ሲመስል፣ የተርባይኑ ፍጥነት ወደ 180 rpm ይጨምራል፣ እና ቮልቴጁ ወደ 240V ይጨምራል። ስክሪኑ በተመሳሳይ ጊዜ “የፍራንሲስ ተርባይኖች ከ50-700ሜ ለሚደርሱ የውሃ ራሶች ተስማሚ ናቸው እና 95% ቅልጥፍናን ሊያገኙ ይችላሉ” ያሳያል። ይህ ዲዛይን “ተርባይኑን የሚያሽከረክሩት የብላቶቹ በሁለቱም ጎኖች ላይ የግፊት ልዩነት” የሚለውን የምላሽ መርህ በቀላሉ እንዲታወቅ ያደርገዋል፣ የፍራንሲስ ተርባይኖች ለከፍተኛ የውሃ ጭንቅላት እና ለትልቅ የፍሰት መጠኖች ለምን ተመራጭ ምርጫ እንደሆኑ በትክክል ያብራራል። የአክሲያል ፍሰት ተርባይን ሞዴል ለዝቅተኛ የውሃ ራሶች “የአክሲያል ውሃ ቅበላ” ጥቅሞችን ያሳያል፣ ሁለቱንም ቋሚ እና ሊስተካከሉ የሚችሉ የብላጭ ዓይነቶችን ያሳያል። የሚስተካከለው የብላጭ ሞዴል በውሃ ፍሰት ሁኔታዎች (በማይክሮ ሰርቮ ሞተር የሚቆጣጠር) የሚሽከረከሩ 6 ምላጮች ያሉት 40 ሴ.ሜ ዲያሜትር ያለው ሮተር አለው፣ የቢላ አንግል ማስተካከያ ክልል ከ -10° እስከ +15° ነው። የመሪ ቫን እና ሮተር በጋራ የተደረደሩ ሲሆኑ ውሃ ወደ ሮተሩ በዘይራ ይፈሳል። ምላጮቹ በውሃ ግፊት እና በራሳቸው ሽክርክሪት በተጣመረ ውጤት ይሽከረከራሉ። የሞዴሉ “የውሃ ራስ ማስተካከያ” መስተጋብራዊ ባህሪ ልዩ ነው፡- ታዳሚው “ዝቅተኛ የውሃ ራስ ከ3-5ሜ” (ለምሳሌ፣ በሜዳ ላይ ያለ ወንዝ) ሲመርጥ፣ የቢላ አንግል ወደ +15° (የውሃ ግንኙነት ቦታን ይጨምራል)፣ የመሪ ቫን መክፈቻ 30° ሲሆን የሮተር ፍጥነት ደግሞ 60 ደቂቃ ሲሆን፤ ወደ “መካከለኛ የውሃ ራስ ከ10-30ሜ” ሲቀየር፣ የቢላ አንግል ወደ 0° ይስተካከላል፣ ፍጥነቱ ወደ 100 ደቂቃ ይጨምራል፣ እና ስክሪኑ “አክሲያል ፍሰት ተርባይኖች በከፍተኛ ፍሰት መጠን እና ዝቅተኛ የውሃ ራሶች 92% ቅልጥፍናን ሊያገኙ ይችላሉ” ያሳያል። የሚስተካከሉ-ፒች እና ቋሚ-ፒች ተርባይኖች ንፅፅር ማሳያ የበለጠ የትምህርት እሴት አለው፡ በተመሳሳይ የፍሰት መጠን፣ የሚስተካከለው-ፒች ተርባይን፣ የቢላ አንግልን በማስተካከል፣ ከቋሚ-ፒች ተርባይኖች 8-10% የበለጠ ቅልጥፍናን ያገኛል (የቅልጥፍና ኩርባው በማያ ገጹ ላይ በእውነተኛ ጊዜ ይታያል)፣ “ሊስተካከሉ የሚችሉ-ፒች ተርባይኖች ከሰፊ የፍሰት መጠኖች ጋር መላመድ መቻላቸው” የሚለውን ቴክኒካዊ ጥቅም በግልፅ ያሳያል። ይህ ንጽጽር በተለይ በመስኖ አካባቢዎች ስለሚገኙ አነስተኛ የውሃ ኃይል በማስተማር ረገድ በጣም አስፈላጊ ነው፣ ይህም ተማሪዎች “በገጠር አነስተኛ የውሃ ኃይል ፕሮጀክቶች ውስጥ የአክሲያል-ፍሰት ተርባይኖች ለምን ጥቅም ላይ እንደሚውሉ” እንዲረዱ ይረዳል። የተዘበራረቀ የፍሰት ተርባይን ሞዴል “የጭንቅላት መላመድ ዋና ጌታ” ሲሆን የሯጭ ምላጭ ዘንግ ከዋናው ዘንግ በ45° አንግል (በተደባለቀ ፍሰት እና በአክሲያል-ፍሰት ተርባይን መካከል) ጋር ነው። የሞዴሉ ምላጮች በተመሳሳይ ጊዜ ሊስተካከሉ ይችላሉ (ከ -5° እስከ +25°)፣ የመሪ ዘንጎች እና ሯጮች አንድ ላይ ሲስተካከሉ። የተመሰለው ራስ ከ 40ሜ ወደ 120ሜ ሲጨምር፣ የቢላ አንግል በራስ-ሰር ከ +25° ወደ -5° ይስተካከላል፣ የተረጋጋ የሯጭ ፍጥነት 120 rpm ይይዛል፣ ይህም “በ 3-እጥፍ የጭንቅላት ልዩነት ላይ ከፍተኛ ቅልጥፍና” የሚለውን ባህሪ ያሳያል። ግልጽ የሆነው መያዣ ልዩ የሆነውን የፍሰት መንገድ በግልጽ እንዲመለከት ያስችላል፣ እና በማያ ገጹ ላይ ያለው የቅልጥፍና ኮንቱር ካርታ ተመልካቾች “በተደባለቀ-ፍሰት እና በአክሲያል-ፍሰት ተርባይን መካከል ያለውን መላመድ” እንዲረዱ ይረዳል።

(2) የኢምፕልዝ ተርባይን ሞዴል፡ የውሃ ፍሰት እና ምላጭ “የግጭት አይነት” የኃይል መለቀቅ
የፔልተን ተርባይን ሞዴል ለከፍተኛ ጭንቅላት አፕሊኬሽኖች "የኃይል ሻምፒዮን" ሲሆን በስዊዘርላንድ የሚገኘውን የሊዮንሃርድ የኃይል ጣቢያ ክላሲክ ዲዛይን ይደግማል። 12 ኩባያ ቅርጽ ያላቸው ባልዲዎች (እያንዳንዳቸው 50 ሚሊ ሊትር አቅም ያላቸው፣ ከክሮም-ፕሌትድ ናስ የተሠሩ) በሩጫው (25 ሴ.ሜ ዲያሜትር) ዙሪያ በእኩል ይሰራጫሉ፤ "ኖዝል" (0.5 ሴ.ሜ ዲያሜትር) 360° ይሽከረከራል። ከፍተኛ ግፊት ያለው ውሃ (በፕሉንግ ፓምፕ የቀረበ፣ ከ500-1000 ሜትር ጭንቅላትን የሚያስመስል) የባልዲዎቹን "ስፕሊተር" በትክክል የሚነካ ከፍተኛ ፍጥነት ያለው ጄት (50ሜ/ሰ) ይፈጥራል፣ የውሃውን ኪኔቲክ ኃይል ወደ የሚሽከረከረው ሯጭ ሜካኒካል ኃይል ይለውጠዋል። የተለዋዋጭ ማሳያው ድምቀት በ"ጄት ተፅዕኖ" በኩል የኃይል ሽግግር ነው፡ አንድ ነጠላ ኖዝል ሲነቃ፣ የተርባይን ጎማውን የሚነካው የውሃ ጄት የሚታይ "የምላሽ ኃይል" (የሮተሩ ፈጣን ፍጥነት መጨመር) ያመነጫል፣ 300 rpm እና 500 ዋት የሚደርስ የተመሰለ የጄነሬተር ውፅዓት ኃይል ያመነጫል። በሁለት ኖዝሎች (በሲሜትራዊ ሁኔታ የተደረደሩ)፣ ፍጥነቱ ወደ 580 rpm እና ኃይሉ ወደ 980 ዋት ይጨምራል። ስክሪኑ “የዚህ አይነት ተርባይን ውጤታማነት በከፍተኛ የውሃ ጭንቅላት ስር 90% ሊደርስ እንደሚችል እና ውሃው ወደ መያዣው ውስጥ እንደማይገባ ያሳያል፣ ይህም ከፍተኛ የደለል ይዘት ላለው ውሃ ተስማሚ ያደርገዋል።” ይህ ዲዛይን “የኪኔቲክ ኃይል ዝውውር በውሃ ግፊት ላይ የተመሰረተ ሳይሆን በከፍተኛ ፍጥነት ባለው የውሃ ፍሰት ተጽዕኖ ላይ ብቻ” የሚለውን መርህ በግልጽ ያሳያል፣ ይህም “ከ100 ሜትር በላይ ራስ ላላቸው ተራራማ የውሃ ኃይል ማመንጫዎች” ለምን ተስማሚ እንደሆነ በትክክል ያብራራል። የዘፈቀደ-ተፅዕኖ ተርባይን ሞዴል “የዘፈቀደ ጄት ተፅዕኖ” ተለዋዋጭ ተለዋዋጭነትን ያሳያል፣ ኖዙሉ ከተርባይን ዊል አውሮፕላን ጋር 22.5° አንግል ያለው ሲሆን ውሃው በስኩፕ ቅርጽ ባላቸው ምላጮች (18 ቢላዎች) ላይ በግልጽ ተጽዕኖ ያሳድራል። መስተጋብራዊ ባህሪው ተመልካቾች የኖዙሉን አንግል እንዲያስተካክሉ ያስችላቸዋል፣ የሮተር ፍጥነት ለውጥን ይመለከታሉ - አንግል ከ22.5° ሲርቅ ከ10-15% ቅናሽ፣ የማዕዘን ትክክለኛነት በብቃት ላይ ያለውን ተጽእኖ ያሳያል። ይህ ዓይነቱ ሞዴል ብዙውን ጊዜ "በተራራማ አካባቢዎች አነስተኛ የውሃ ኃይል" ለማሳየት ይጠቅማል፣ ይህም "ከ20-300 ሜትር ርዝመት እና አነስተኛ የፍሰት መጠን ላላቸው የተከፋፈሉ የኃይል ስርዓቶች" ተስማሚ ነው። ድርብ-ተፅዕኖ ያለው ተርባይን ሞዴል "ውሃ ሁለት ጊዜ ቢላዎቹን በመምታት" የኃይል አጠቃቀምን ከፍ ያደርገዋል። የተርባይን ዊል ሁለት የቢላዎች ንብርብሮች አሉት፤ ከመጀመሪያው ተጽእኖ በኋላ ውሃው በመንኮራኩሩ ውስጥ ይፈስሳል እና የታችኛውን ንብርብር ይነካል። ግልጽ የሆነው ጎማ ተመልካቾች "ድርብ-ተፅዕኖ" የሚለውን መንገድ እንዲያዩ ያስችላቸዋል። ስክሪኑ "የድርብ-ተፅዕኖ ዲዛይን ውጤታማነት በትንሹ ዝቅተኛ (75-85%) ቢሆንም፣ ቀላል አወቃቀሩ እና ዝቅተኛ ወጪው ለገጠር ማይክሮ-ሃይድሮ ሃይል ተስማሚ ያደርገዋል" ያሳያል። ይህ ዲዛይን "በቀላል ዲዛይኖች ውስጥ የኃይል አጠቃቀም ጥበብ" በቀላሉ እንዲታይ ያደርገዋል። (3) ልዩ የሃይድሮ ተርባይን ሞዴሎች ዓይነቶች፡ ለከባድ ሁኔታዎች ፈጠራ ያላቸው ዲዛይኖች
የአምፖል ተርባይን ሞዴል ለዝቅተኛ ጭንቅላት ላላቸው የሃይድሮ ኤሌክትሪክ ማመንጫዎች "ጠፍጣፋ መገለጫ" መፍትሄ ነው። "አምፖል ቅርጽ ያለው" መዋቅር አለው - ጀነሬተሩ በውሃ ፍሰት መንገድ ላይ በአምፖል ቅርጽ ባለው መያዣ ውስጥ ይቀመጣል፣ እና የተርባይኑ ሮተር በቀጥታ ከጄነሬተሩ ዘንግ ጋር የተገናኘ ነው (ምንም አይነት ሽክርክሪት የሌለው መያዣ)። ውሃ በዩኒቱ ውስጥ በአክሲያል መንገድ ይፈሳል። ከ2-8 ሜትር ለሚመስሉ የጭንቅላት ከፍታዎች (ለምሳሌ፣ የማዕበል ኃይል ማመንጫዎች)፣ ሮተሩ (40 ሴ.ሜ ዲያሜትር፣ 8 የተጠማዘዙ ቢላዎች) በ80 ሩብ ሰዓት ይሽከረከራል። ስክሪኑ "የአምፖል ተርባይኖች እስከ 88% የሚደርስ ቅልጥፍናን ሊያገኙ ይችላሉ፣ ይህም ለወንዝ ወለል የኃይል ማመንጫዎች ተስማሚ ነው፣ ዝቅተኛ የሲቪል ምህንድስና ወጪዎች አሉት።" ግልጽ የሆነው መያዣ "ቀጥ ያለ የውሃ ፍሰት" ባህሪን በግልጽ ያሳያል፣ ይህም እንደ ማዕበል እና የመስኖ ቻናሎች ባሉ ዝቅተኛ ጭንቅላት አፕሊኬሽኖች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ እንደሚውል ያብራራል። የማዕበል ተርባይን ሞዴል ባለ ሁለት አቅጣጫዊ የኃይል ማመንጫ ያሳያል። የሮተር ቢላዎቹ ሲሜትሪክ "S-ቅርጽ" ዲዛይን አላቸው፣ ውሃው ከግራ ወደ ቀኝ ወይም ከቀኝ ወደ ግራ (60 ሩብ) ቢፈስም ሮተሩ እንዲሽከረከር ያስችለዋል። ሞዴሉ ከ"ማዕበል ማስመሰያ ታንክ" ጋር የተገናኘ ሲሆን ይህም የውሃ መጠን እየጨመረ እና እየቀነሰ የሚሄድ ሲሆን ይህም "በዝቅተኛ ማዕበል ወቅት → ዝቅተኛ ማዕበል በሚኖርበት ጊዜ → በዝግታ ማዕበል ወቅት የኃይል ማመንጫ ዑደትን ያሳያል"። ስክሪኑ "ማዕበል ተርባይኖች የጨረቃ ስበት ይጠቀማሉ፣ ታዳሽ ናቸው፣ እና በጣም ሊተነበዩ የሚችሉ" ያሳያል። ይህ ዲዛይን "ንፁህ ኃይል እና ተፈጥሯዊ ሪትሞች" መካከል ያለውን ትስስር በእይታ ግልጽ ያደርገዋል።