Skolið vatnstúrbínuna með stöðuorku eða hreyfiorku og vatnstúrbínan byrjar að snúast. Ef við tengjum rafstöðina við vatnstúrbínuna getur rafstöðin byrjað að framleiða rafmagn. Ef við hækkum vatnsborðið til að skola túrbínuna mun hraði túrbínunnar aukast. Þess vegna, því meiri sem vatnsborðsmunurinn er, því meiri er hreyfiorkan sem túrbínan fær og því meiri er breytanleg raforka. Þetta er grunnreglan í vatnsafli.
Orkubreytingarferlið er: þyngdarorku uppstreymis vatnsins er breytt í hreyfiorku vatnsrennslis. Þegar vatnið rennur í gegnum túrbínuna flyst hreyfiorkan til túrbínunnar og hún knýr rafalinn til að breyta hreyfiorkunni í raforku. Þess vegna er þetta ferli þar sem vélræn orka er breytt í raforku.
Vegna mismunandi náttúrulegra aðstæðna vatnsaflsvirkjana er afkastageta og hraði vatnsaflsrafstöðva mjög mismunandi. Almennt eru litlar vatnsaflsrafstöðvar og hraðvirkar vatnsaflsrafstöðvar, knúnar af hvatatúrbínum, aðallega láréttar, en stórar og meðalhraðar rafstöðvar eru aðallega lóðréttar. Þar sem flestar vatnsaflsvirkjanir eru langt frá borgum þurfa þær venjulega að veita álaginu rafmagn í gegnum langar flutningslínur, þess vegna gerir raforkukerfið meiri kröfur um rekstrarstöðugleika vatnsaflsrafstöðva: velja þarf mótorbreytur vandlega; Kröfurnar um tregðumóment snúningshlutans eru miklar. Þess vegna er útlit vatnsaflsrafstöðvar frábrugðnar útliti gufutúrbínu. Snúningsþvermál hennar er stórt og lengd hennar stutt. Tíminn sem þarf til að ræsa og tengjast raforkukerfinu er tiltölulega stuttur og rekstrarstýringin er sveigjanleg. Auk almennrar raforkuframleiðslu er hún sérstaklega hentug fyrir hámarksafköst og neyðarafköst. Hámarksafköst vatnstúrbínurafstöðva hafa náð 700.000 kílóvöttum.
Hvað varðar meginreglu rafalsins, þá er eðlisfræði framhaldsskóla mjög skýr og virkni hennar byggist á lögmáli rafsegulfræðilegrar innleiðingar og lögmáli rafsegulkrafts. Þess vegna er almenna meginreglan um smíði hennar að nota viðeigandi segulleiðni og leiðandi efni til að mynda segulrás og rás fyrir gagnkvæma rafsegulinnleiðingu til að mynda rafsegulorku og ná tilgangi orkubreytingar.
Vatnstúrbínurafallinn er knúinn áfram af vatnstúrbínu. Snúningur hans er stuttur og þykkur, tíminn sem það tekur að ræsa eininguna og tengjast við raforkukerfið er stuttur og rekstrarstýringin er sveigjanleg. Auk almennrar orkuframleiðslu er hann sérstaklega hentugur fyrir hámarksrafstöðvar og neyðarbúnað. Hámarksafköst vatnstúrbínurafalla hafa náð 800.000 kílóvöttum.
Díselrafstöðin er knúin áfram af brunahreyfli. Hún er fljótleg í gangsetningu og auðveld í notkun, en kostnaður við orkuframleiðslu er hár. Hún er aðallega notuð sem neyðarafl eða á svæðum þar sem stórt raforkunet nær ekki til færanlegra virkjana. Afköstin eru á bilinu nokkurra kílóvött til nokkurra kílóvötta. Togkrafturinn á ás díselvélarinnar er undir reglulegri púlsun, þannig að koma þarf í veg fyrir ómun og ásbrot.
Hraði vatnsaflsrafstöðvarinnar mun ákvarða tíðni riðstraumsins sem myndast. Til að tryggja stöðugleika þessarar tíðni verður að halda hraða snúningshlutans stöðugum. Til að stöðuga hraðann er hægt að stjórna hraða aðalhreyfilsins (vatnstúrbínunnar) í lokaðri lykkjustýringu. Tíðnimerki riðstraumsins sem á að senda út er tekið sýni af og sent aftur til stjórnkerfisins sem stýrir opnunar- og lokunarhorni leiðarblaðs vatnstúrbínunnar til að stjórna afköstum vatnstúrbínunnar. Með endurgjöfarstýringu er hægt að stöðuga hraða rafstöðvarinnar.
Birtingartími: 8. október 2022
