Huuhtele vesiturbiini potentiaalienergialla tai liike-energialla, jolloin vesiturbiini alkaa pyöriä. Jos kytkemme generaattorin vesiturbiiniin, generaattori voi alkaa tuottaa sähköä. Jos nostamme vedenpintaa turbiinin huuhtelemiseksi, turbiinin nopeus kasvaa. Näin ollen mitä suurempi vedenpinnan ero on, sitä suurempi on turbiinin saama liike-energia ja sitä suurempi on muunnettavissa oleva sähköenergia. Tämä on vesivoiman perusperiaate.
Energianmuunnosprosessi on seuraava: ylävirran veden gravitaatiopotentiaalienergia muunnetaan veden virtauksen kineettiseksi energiaksi. Kun vesi virtaa turbiinin läpi, kineettinen energia siirtyy turbiiniin, ja turbiini pyörittää generaattoria, joka muuntaa kineettisen energian sähköenergiaksi. Kyseessä on siis prosessi, jossa mekaaninen energia muunnetaan sähköenergiaksi.
Vesivoimalaitosten erilaisten luonnonolosuhteiden vuoksi vesivoimalaitosten kapasiteetti ja nopeus vaihtelevat suuresti. Yleensä pienet vesivoimalaitokset ja impulssiturbiinien käyttämät suurnopeusvesivoimalaitokset ovat enimmäkseen vaakasuuntaisia, kun taas suuret ja keskinopeuksiset generaattorit ovat enimmäkseen pystysuuntaisia. Koska useimmat vesivoimalaitokset sijaitsevat kaukana kaupungeista, niiden on yleensä syötettävä tehoa kuormille pitkien siirtolinjojen kautta, joten sähköjärjestelmä asettaa korkeammat vaatimukset vesivoimalaitosten toimintavakaudelle: moottoriparametrit on valittava huolellisesti; roottorin hitausmomentin vaatimukset ovat suuret. Siksi vesivoimalaitosten ulkonäkö eroaa höyryturbiinigeneraattoreista. Sen roottorin halkaisija on suuri ja pituus lyhyt. Vesivoimalaitosten käynnistykseen ja verkkoon kytkemiseen tarvittava aika on suhteellisen lyhyt, ja toiminnan ohjaus on joustavaa. Yleisen sähköntuotannon lisäksi se soveltuu erityisesti huippukuormitusyksiköihin ja hätävalmiusyksiköihin. Vesivoimalaitosten maksimikapasiteetti on saavuttanut 700 000 kilowattia.
Generaattorin periaatteen osalta lukion fysiikka on hyvin selkeä, ja sen toimintaperiaate perustuu sähkömagneettisen induktion lakiin ja sähkömagneettisen voiman lakiin. Siksi sen rakentamisen yleisenä periaatteena on käyttää sopivaa magneettista johtavuutta ja johtavia materiaaleja magneettipiirin ja keskinäisen sähkömagneettisen induktion piirin muodostamiseksi sähkömagneettisen tehon tuottamiseksi ja energianmuunnoksen tarkoituksen saavuttamiseksi.
Vesiturbiinigeneraattoria käyttää vesiturbiini. Sen roottori on lyhyt ja paksu, yksikön käynnistykseen ja verkkoon kytkemiseen tarvittava aika on lyhyt, ja toiminnan ohjaus on joustavaa. Yleisen sähköntuotannon lisäksi se soveltuu erityisesti huippukuormituspäästöjen alentamiseen ja hätätilanteiden varalle. Vesiturbiinigeneraattorien maksimikapasiteetti on saavuttanut 800 000 kilowattia.
Dieselgeneraattoria käyttää polttomoottori. Se on nopea käynnistää ja helppo käyttää, mutta sen sähköntuotantokustannukset ovat korkeat. Sitä käytetään pääasiassa hätävaravirtalähteenä tai alueilla, joille suuri sähköverkko ei ulotu, sekä liikkuvissa voimalaitoksissa. Teho vaihtelee useista kilowateista useisiin kilowatteihin. Dieselmoottorin akselin vääntömomentti on alttiina jaksolliselle pulssille, joten resonanssi ja akselin rikkoutumisonnettomuudet on estettävä.
Vesivoimageneraattorin nopeus määrää tuotetun vaihtovirran taajuuden. Tämän taajuuden vakauden varmistamiseksi roottorin nopeus on vakautettava. Nopeuden vakauttamiseksi päämoottorin (vesiturbiinin) nopeutta voidaan ohjata suljetun silmukan ohjaustilassa. Lähetettävän vaihtovirran taajuussignaalista otetaan näytteitä ja syötetään takaisin ohjausjärjestelmään, joka ohjaa vesivoimaturbiinin ohjaussiiven avautumis- ja sulkeutumiskulmaa vesivoimaturbiinin lähtötehon säätämiseksi. Takaisinkytkentäperiaatteen avulla generaattorin nopeutta voidaan vakauttaa.
Julkaisun aika: 08.10.2022
