Svuotando la turbina idraulica con energia potenziale o cinetica, la turbina inizia a ruotare. Se colleghiamo il generatore alla turbina, quest'ultimo può iniziare a generare elettricità. Se aumentiamo il livello dell'acqua per svuotare la turbina, la velocità della turbina aumenta. Pertanto, maggiore è la differenza di livello dell'acqua, maggiore è l'energia cinetica ottenuta dalla turbina e maggiore è l'energia elettrica convertibile. Questo è il principio fondamentale dell'energia idroelettrica.
Il processo di conversione dell'energia è il seguente: l'energia potenziale gravitazionale dell'acqua a monte viene convertita in energia cinetica del flusso d'acqua. Quando l'acqua scorre attraverso la turbina, l'energia cinetica viene trasferita alla turbina, che aziona il generatore per trasformare l'energia cinetica in energia elettrica. Si tratta quindi del processo di conversione dell'energia meccanica in energia elettrica.
A causa delle diverse condizioni naturali delle centrali idroelettriche, la capacità e la velocità dei generatori idroelettrici variano notevolmente. Generalmente, i piccoli generatori idroelettrici e quelli ad alta velocità azionati da turbine a impulso adottano principalmente strutture orizzontali, mentre i generatori di grandi e medie velocità adottano principalmente strutture verticali. Poiché la maggior parte delle centrali idroelettriche è lontana dai centri abitati, solitamente devono alimentare i carichi tramite lunghe linee di trasmissione, pertanto il sistema elettrico impone requisiti più elevati per la stabilità di funzionamento dei generatori idroelettrici: i parametri del motore devono essere attentamente selezionati; i requisiti per il momento di inerzia del rotore sono elevati. Pertanto, l'aspetto dei generatori idroelettrici è diverso da quello dei generatori a turbina a vapore. Il diametro del rotore è ampio e la lunghezza è ridotta. Il tempo necessario per l'avviamento e il collegamento alla rete dei generatori idroelettrici è relativamente breve e la gestione operativa è flessibile. Oltre alla generazione di energia elettrica generale, sono particolarmente adatti per unità di peak shaving e unità di riserva di emergenza. La capacità massima dei generatori a turbina idraulica ha raggiunto i 700.000 kilowatt.
Per quanto riguarda il principio di funzionamento del generatore, la fisica delle scuole superiori è molto chiara e il suo principio di funzionamento si basa sulla legge dell'induzione elettromagnetica e sulla legge della forza elettromagnetica. Pertanto, il principio generale della sua costruzione consiste nell'utilizzare un'adeguata conduttività magnetica e materiali conduttivi per formare un circuito magnetico e un circuito per mutua induzione elettromagnetica, al fine di generare energia elettromagnetica e raggiungere lo scopo della conversione di energia.
Il generatore a turbina idraulica è azionato dalla turbina stessa. Il suo rotore è corto e spesso, il tempo necessario per l'avvio dell'unità e la connessione alla rete è breve e la gestione operativa è flessibile. Oltre alla generazione di energia elettrica generale, è particolarmente adatto per unità di picco e unità di riserva di emergenza. La capacità massima dei generatori a turbina idraulica ha raggiunto gli 800.000 kilowatt.
Il generatore diesel è azionato da un motore a combustione interna. È rapido da avviare e facile da usare, ma i suoi costi di produzione di energia sono elevati. Viene utilizzato principalmente come riserva di energia di emergenza o in aree non raggiunte dalla rete elettrica di grandi dimensioni e in centrali elettriche mobili. La capacità varia da diversi kilowatt a diversi kilowatt. La coppia erogata all'albero del motore diesel è soggetta a pulsazioni periodiche, quindi è necessario prevenire incidenti dovuti a risonanza e rottura dell'albero.
La velocità del generatore idraulico determina la frequenza della corrente alternata generata. Per garantire la stabilità di questa frequenza, è necessario stabilizzare la velocità del rotore. Per stabilizzare la velocità, è possibile controllare la velocità del motore primario (turbina idraulica) in modalità di controllo a circuito chiuso. Il segnale di frequenza della corrente alternata da inviare viene campionato e reimmesso nel sistema di controllo che controlla l'angolo di apertura e chiusura della paletta direzionale della turbina idraulica per controllarne la potenza in uscita. Attraverso il principio di controllo a retroazione, è possibile stabilizzare la velocità del generatore.
Data di pubblicazione: 08-10-2022
