Propláchneme vodní turbínu potenciální energií neboli kinetickou energií a ta se začne otáčet. Pokud k vodní turbíně připojíme generátor, může generátor začít vyrábět elektřinu. Pokud zvýšíme hladinu vody, abychom propláchli turbínu, otáčky turbíny se zvýší. Čím větší je tedy rozdíl hladiny vody, tím větší je kinetická energie, kterou turbína získá, a tím vyšší je přeměnitelná elektrická energie. Toto je základní princip vodní energie.
Proces přeměny energie probíhá takto: gravitační potenciální energie vody proti proudu se přeměňuje na kinetickou energii proudící vody. Když voda protéká turbínou, kinetická energie se přenáší na turbínu a turbína pohání generátor, který přeměňuje kinetickou energii na elektrickou energii. Jedná se tedy o proces přeměny mechanické energie na elektrickou energii.
Vzhledem k odlišným přírodním podmínkám vodních elektráren se kapacita a rychlost vodních generátorů značně liší. Malé vodní generátory a vysokorychlostní vodní generátory poháněné impulzními turbínami obecně používají většinou horizontální konstrukce, zatímco velké a středně rychlé generátory používají většinou vertikální konstrukce. Vzhledem k tomu, že většina vodních elektráren je daleko od měst, obvykle potřebují dodávat energii do zátěží prostřednictvím dlouhých přenosových vedení, energetická soustava proto klade vyšší požadavky na provozní stabilitu vodních generátorů: je třeba pečlivě volit parametry motoru; požadavky na moment setrvačnosti rotoru jsou velké. Proto se vzhled vodního generátoru liší od vzhledu parní turbíny. Jeho průměr rotoru je velký a jeho délka krátká. Doba potřebná ke spuštění a připojení vodních generátorů k síti je relativně krátká a dispečing provozu je flexibilní. Kromě obecné výroby energie je vhodný zejména pro jednotky na odstraňování špiček a nouzové záložní jednotky. Maximální kapacita vodních turbín dosáhla 700 000 kilowattů.
Pokud jde o princip generátoru, fyzika ze střední školy je velmi jasná a jeho pracovní princip je založen na zákonu elektromagnetické indukce a zákonu elektromagnetické síly. Obecným principem jeho konstrukce je tedy použití vhodné magnetické vodivosti a vodivých materiálů k vytvoření magnetického obvodu a obvodu pro vzájemnou elektromagnetickou indukci za účelem generování elektromagnetické energie a dosažení účelu přeměny energie.
Vodní turbogenerátor je poháněn vodní turbínou. Jeho rotor je krátký a tlustý, doba potřebná ke spuštění jednotky a připojení k síti je krátká a dispečing provozu je flexibilní. Kromě běžné výroby energie je vhodný zejména pro jednotky pro potlačení špičky a pro nouzové záložní jednotky. Maximální kapacita jednotek vodních turbogenerátorů dosáhla 800 000 kilowattů.
Dieselový generátor je poháněn spalovacím motorem. Jeho startování a obsluha jsou snadné, ale náklady na výrobu energie jsou vysoké. Používá se hlavně jako záložní zdroj energie pro nouzové situace nebo v oblastech, kam nedosahuje velká elektrická síť, a v mobilních elektrárnách. Jeho výkon se pohybuje od několika kilowattů do několika kilowattů. Výstupní krouticí moment na hřídeli dieselového motoru podléhá periodickým pulzacím, proto je třeba zabránit rezonanci a nehodám způsobeným zlomením hřídele.
Otáčky hydrogenerátoru určují frekvenci generovaného střídavého proudu. Pro zajištění stability této frekvence musí být otáčky rotoru stabilizovány. Pro stabilizaci otáček lze otáčky hlavního motoru (vodní turbíny) řídit v režimu řízení s uzavřenou smyčkou. Frekvenční signál vysílaného střídavého proudu je vzorkován a přiváděn zpět do řídicího systému, který řídí úhel otevření a zavření rozváděcí lopatky vodní turbíny a řídí tak výstupní výkon vodní turbíny. Prostřednictvím principu zpětnovazebního řízení lze stabilizovat otáčky generátoru.
Čas zveřejnění: 8. října 2022
