ថាមពលវារីអគ្គិសនី ដែលមានលក្ខណៈកកើតឡើងវិញ និងតម្លៃទាប គឺជាធាតុសំខាន់មួយនៅក្នុងការផ្លាស់ប្តូរថាមពល។

នៅក្នុងទេសភាពថាមពលស្អាត វារីអគ្គិសនីឈរជាសសរស្តម្ភដ៏សំខាន់នៃការផ្លាស់ប្តូរថាមពល ដោយសារលក្ខណៈកកើតឡើងវិញរបស់វា តម្លៃទាប និងសមត្ថភាពធ្វើឱ្យមានតុល្យភាពបន្ទុកកំពូលខ្លាំង។ ចាប់ពីទួរប៊ីនដ៏ធំនៃទំនប់ Three Gorges រហូតដល់លំហូរស្រាលៗនៃរោងចក្រវារីអគ្គិសនីតូចៗនៅតំបន់ភ្នំ ការបង្វិលទួរប៊ីនតែងតែត្រូវបានអមដោយការបំលែងថាមពលពី "ថាមពលសក្តានុពលទឹក → ថាមពលមេកានិច → ថាមពលអគ្គិសនី"។ ភាពទាក់ទាញស្នូលនៃវារីអគ្គិសនីស្ថិតនៅក្នុងភាពបត់បែនដ៏ល្អឥតខ្ចោះនៃអង្គភាពម៉ាស៊ីនភ្លើងទួរប៊ីនវារីអគ្គិសនីក្រោមលក្ខខណ្ឌក្បាលទឹក និងលំហូរផ្សេងៗគ្នា។ គំរូបង្ហាញថាមវន្តនេះ តាមរយៈការចម្លងយ៉ាងត្រឹមត្រូវនៃប្រភេទទួរប៊ីនសំខាន់ៗដូចជាទួរប៊ីនប្រតិកម្ម និងទួរប៊ីនអ៊ីមស្ពឺ បង្ហាញពីភាពប៉ិនប្រសប់ពិសេសនៃអន្តរកម្មរវាងទួរប៊ីន និងលំហូរទឹក។ (1) គំរូទួរប៊ីនប្រតិកម្ម៖ ការផ្លាស់ប្តូរថាមពល "ឱបក្រសោប" រវាងលំហូរទឹក និងស្លាប គំរូទួរប៊ីន Francis គឺជា "ទួរប៊ីនគ្រប់ជ្រុងជ្រោយ" ដែលប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយបំផុត។ គំរូនេះបង្កើតឡើងវិញនូវរចនាសម្ព័ន្ធស្នូលនៃអង្គភាព 700MW នៅស្ថានីយ៍ថាមពល Three Gorges ក្នុងមាត្រដ្ឋាន 1:25។ ស្នប់នេះមានអង្កត់ផ្ចិត 30 សង់ទីម៉ែត្រ និងមានដាវរាងសំប៉ែតចំនួន 13 (មុំចូល 15° មុំចេញ 20°) ដែលរៀបចំជារាងរ៉ាឌីកាល់។ នៅជុំវិញស្នប់មានវ៉ានណែនាំដែលអាចលៃតម្រូវបាន (វ៉ានចំនួន 24 ធ្វើពីផ្លាស្ទិច ABS និងស៊ុមដែកផ្សំ) ភ្ជាប់ទៅនឹង "ចិញ្ចៀនអ្នកគ្រប់គ្រង" ដែលអាចកែតម្រូវការបើកវ៉ានណែនាំ (0-30°)។ ស្រោមថ្លាត្រូវបានផលិតពីអាគ្រីលីក។ ទឹក (ពីប្រព័ន្ធទឹកចរាចរដែលបើកបរដោយស្នប់ខ្នាតតូច) ហូរស្មើៗគ្នាចូលទៅក្នុងស្រោមពីគ្រប់ទិសទី ដឹកនាំដោយវ៉ានណែនាំ ហើយប៉ះនឹងដាវរត់ក្នុងល្បឿនលំហូរក្លែងធ្វើ 20 ម៉ែត្រ/វិនាទី ដែលជំរុញឱ្យស្នប់បង្វិល (150 rpm ដែលត្រូវនឹង 125 rpm នៃអង្គភាពជាក់ស្តែង)។ ស្នូលនៃការបង្ហាញថាមវន្តស្ថិតនៅក្នុងការបំលែងថាមពលនៃ "ការទទួលទានទឹករង្វង់"៖ នៅពេលដែលការបើកវ៉ានណែនាំត្រូវបានកែតម្រូវទៅ 20° ម៉ែត្រលំហូរបង្ហាញ "អត្រាលំហូរក្លែងធ្វើ 5 លីត្រ/វិនាទី" ម៉ែត្រល្បឿនមានស្ថេរភាពនៅ 150 rpm ហើយម៉ូដែលម៉ាស៊ីនភ្លើងបញ្ចេញ 220V។ នៅពេលក្លែងធ្វើ "លំហូរកើនឡើងក្នុងរដូវទឹកជំនន់" (វ៉ានណែនាំបើកទាំងស្រុង) ល្បឿនទួរប៊ីនកើនឡើងដល់ 180 rpm ហើយវ៉ុលកើនឡើងដល់ 240V។ អេក្រង់បង្ហាញក្នុងពេលដំណាលគ្នាថា "ទួរប៊ីន Francis គឺសមរម្យសម្រាប់ក្បាលទឹកពី 50-700 ម៉ែត្រ ហើយអាចសម្រេចបានប្រសិទ្ធភាព 95%"។ ការរចនានេះធ្វើឱ្យគោលការណ៍ប្រតិកម្មនៃ "ភាពខុសគ្នានៃសម្ពាធនៅសងខាងនៃស្លាបដែលបើកបរទួរប៊ីន" មានលក្ខណៈសាមញ្ញ ដែលពន្យល់យ៉ាងល្អឥតខ្ចោះថាហេតុអ្វីបានជាទួរប៊ីន Francis គឺជាជម្រើសដែលពេញចិត្តសម្រាប់ក្បាលទឹកខ្ពស់ និងអត្រាលំហូរខ្ពស់។ ម៉ូដែលទួរប៊ីនលំហូរអ័ក្សបង្ហាញពីគុណសម្បត្តិនៃ "ការទទួលទានទឹកអ័ក្ស" សម្រាប់ក្បាលទឹកទាប ដែលមានទាំងប្រភេទស្លាបថេរ និងអាចលៃតម្រូវបាន។ ម៉ូដែលស្លាបដែលអាចលៃតម្រូវបានមានរ៉ូទ័រអង្កត់ផ្ចិត 40 សង់ទីម៉ែត្រ ជាមួយនឹងស្លាបចំនួន 6 ដែលបង្វិលតាមលក្ខខណ្ឌលំហូរទឹក (គ្រប់គ្រងដោយម៉ូទ័រ servo ខ្នាតតូច) ជាមួយនឹងជួរលៃតម្រូវមុំស្លាបពី -10° ដល់ +15°។ វ៉ានណែនាំ និងរ៉ូទ័រត្រូវបានរៀបចំជាគូ ដោយទឹកហូរជាអ័ក្សចូលទៅក្នុងរ៉ូទ័រ។ ស្លាបបង្វិលក្រោមឥទ្ធិពលរួមបញ្ចូលគ្នានៃការរុញទឹក និងការបង្វិលផ្ទាល់ខ្លួនរបស់វា។ លក្ខណៈពិសេសអន្តរកម្ម "ការលៃតម្រូវក្បាលទឹក" របស់ម៉ូដែលនេះគឺមានលក្ខណៈពិសេស៖ នៅពេលដែលទស្សនិកជនជ្រើសរើស "ក្បាលទឹកទាប 3-5 ម៉ែត្រ" (ឧទាហរណ៍ ទន្លេនៅលើវាលទំនាប) មុំស្លាបត្រូវបានលៃតម្រូវទៅ +15° (បង្កើនផ្ទៃប៉ះទឹក) ការបើកវ៉ានណែនាំគឺ 30° ហើយល្បឿនរ៉ូទ័រគឺ 60 rpm; ប្តូរទៅ "ក្បាលទឹកមធ្យម 10-30 ម៉ែត្រ" មុំស្លាបត្រូវបានលៃតម្រូវទៅ 0° ល្បឿនកើនឡើងដល់ 100 rpm ហើយអេក្រង់បង្ហាញ "ទួរប៊ីនលំហូរអ័ក្សអាចសម្រេចបានប្រសិទ្ធភាព 92% នៅអត្រាលំហូរខ្ពស់ និងក្បាលទឹកទាប"។ ការបង្ហាញប្រៀបធៀបនៃទួរប៊ីនដែលមានកម្ពស់លៃតម្រូវបាន និងកម្ពស់ថេរមានតម្លៃអប់រំកាន់តែច្រើន៖ ក្រោមអត្រាលំហូរដូចគ្នា ទួរប៊ីនដែលមានកម្ពស់លៃតម្រូវបាន ដោយការកែតម្រូវមុំស្លាប សម្រេចបានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ជាងទួរប៊ីនដែលមានកម្ពស់ថេរ 8-10% (ខ្សែកោងប្រសិទ្ធភាពត្រូវបានបង្ហាញក្នុងពេលវេលាជាក់ស្តែងនៅលើអេក្រង់) ដោយបង្ហាញដោយវិចារណញាណអំពីអត្ថប្រយោជន៍បច្ចេកទេសនៃ "ទួរប៊ីនដែលមានកម្ពស់លៃតម្រូវបានដែលអាចសម្របខ្លួនទៅនឹងជួរនៃអត្រាលំហូរកាន់តែទូលំទូលាយ"។ ការប្រៀបធៀបនេះមានសារៈសំខាន់ជាពិសេសក្នុងការបង្រៀនអំពីវារីអគ្គិសនីតូចៗនៅក្នុងតំបន់ធារាសាស្ត្រ ដោយជួយសិស្សឱ្យយល់អំពី "មូលហេតុដែលទួរប៊ីនលំហូរអ័ក្សត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់នៅក្នុងគម្រោងវារីអគ្គិសនីតូចៗនៅជនបទ"។ គំរូទួរប៊ីនលំហូរទំនោរគឺជា "មេនៃការសម្របខ្លួនក្បាលម៉ាស៊ីន" ជាមួយនឹងអ័ក្សស្លាបម៉ាស៊ីនរបស់វានៅមុំ 45° ទៅនឹងអ័ក្សមេ (រវាងទួរប៊ីនលំហូរចម្រុះ និងទួរប៊ីនលំហូរអ័ក្ស)។ ស្លាបម៉ាស៊ីនរបស់គំរូអាចត្រូវបានលៃតម្រូវស្របគ្នា (ពី -5° ដល់ +25°) ដោយវ៉ានណែនាំ និងស្លាបម៉ាស៊ីនលៃតម្រូវជាមួយគ្នា។ នៅពេលដែលក្បាលម៉ាស៊ីនក្លែងធ្វើកើនឡើងពី 40 ម៉ែត្រ ដល់ 120 ម៉ែត្រ មុំស្លាបម៉ាស៊ីនលៃតម្រូវដោយស្វ័យប្រវត្តិពី +25° ដល់ -5° ដោយរក្សាល្បឿនម៉ាស៊ីនរត់ដែលមានស្ថេរភាព 120 rpm ដែលបង្ហាញពីលក្ខណៈនៃ "ប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់លើការប្រែប្រួលក្បាលម៉ាស៊ីន 3 ដង"។ ស្រោមថ្លាអនុញ្ញាតឱ្យមានការសង្កេតច្បាស់លាស់អំពីផ្លូវលំហូរតែមួយគត់ ហើយផែនទីវណ្ឌវង្កប្រសិទ្ធភាពនៅលើអេក្រង់ជួយអ្នកមើលឱ្យយល់ពី "ភាពសម្របខ្លួនរវាងទួរប៊ីនលំហូរចម្រុះ និងទួរប៊ីនលំហូរអ័ក្ស" របស់វា។

(2) ម៉ូដែលទួរប៊ីនអ៊ីមផូល៖ ការបញ្ចេញថាមពលប្រភេទ "ប៉ះទង្គិច" នៃលំហូរទឹក និងស្លាប
ម៉ូដែលទួរប៊ីន Pelton គឺជា "ជើងឯកថាមពល" សម្រាប់កម្មវិធីដែលមានក្បាលម៉ាស៊ីនខ្ពស់ ដោយចម្លងការរចនាបុរាណរបស់រោងចក្រថាមពល Leonhard នៅប្រទេសស្វីស។ ធុងរាងពែងចំនួន 12 (ធុងនីមួយៗមានសមត្ថភាព 50 មីលីលីត្រ ធ្វើពីលង្ហិនស្រោបដោយក្រូម) ត្រូវបានចែកចាយស្មើៗគ្នាជុំវិញស្នប់ (អង្កត់ផ្ចិត 25 សង់ទីម៉ែត្រ)។ "ក្បាលបាញ់" (អង្កត់ផ្ចិត 0.5 សង់ទីម៉ែត្រ) បង្វិល 360°។ ទឹកសម្ពាធខ្ពស់ (ផ្តល់ដោយស្នប់បូមទឹក ដែលក្លែងធ្វើក្បាលបាញ់ 500-1000 ម៉ែត្រ) បង្កើតជាស្នប់ល្បឿនលឿន (50 ម៉ែត្រ/វិនាទី) ដែលប៉ះទង្គិចយ៉ាងច្បាស់លាស់ទៅនឹង "ឧបករណ៍បំបែក" នៃធុង ដោយបំលែងថាមពលចលនានៃទឹកទៅជាថាមពលមេកានិចនៃស្នប់បង្វិល។ ចំណុចលេចធ្លោនៃការបង្ហាញថាមវន្តគឺការផ្ទេរថាមពលតាមរយៈ "ការប៉ះទង្គិចក្បាលបាញ់"៖ នៅពេលដែលក្បាលបាញ់តែមួយត្រូវបានធ្វើឱ្យសកម្ម ស្នប់ទឹកដែលប៉ះនឹងកង់ទួរប៊ីនបង្កើត "កម្លាំងប្រតិកម្ម" គួរឱ្យកត់សម្គាល់ (ការបង្កើនល្បឿនភ្លាមៗនៃរ៉ូទ័រ) ឈានដល់ 300 rpm និងថាមពលទិន្នផលម៉ាស៊ីនភ្លើងក្លែងធ្វើ 500W។ ជាមួយនឹងក្បាលបាញ់ពីរ (រៀបចំស៊ីមេទ្រី) ល្បឿនកើនឡើងដល់ 580 rpm និងថាមពលដល់ 980W។ អេក្រង់បង្ហាញថា "ប្រសិទ្ធភាពនៃទួរប៊ីនប្រភេទនេះអាចឡើងដល់ 90% នៅក្រោមកម្រិតទឹកខ្ពស់ ហើយទឹកមិនចូលទៅក្នុងស្រោមទេ ដែលធ្វើឱ្យវាសមស្របសម្រាប់ទឹកដែលមានដីល្បាប់ខ្ពស់"។ ការរចនានេះបង្ហាញយ៉ាងច្បាស់អំពីគោលការណ៍ដែលថា "ការផ្ទេរថាមពលចលនាមិនអាស្រ័យលើសម្ពាធទឹកទេ ប៉ុន្តែអាស្រ័យលើផលប៉ះពាល់នៃលំហូរទឹកល្បឿនលឿន" ដោយពន្យល់យ៉ាងល្អឥតខ្ចោះអំពីមូលហេតុដែលវាសមស្របសម្រាប់ "រោងចក្រវារីអគ្គិសនីភ្នំដែលមានកម្រិតទឹកលើសពី 100 ម៉ែត្រ"។ គំរូទួរប៊ីនដែលមានផលប៉ះពាល់ផ្អៀងបង្ហាញពីភាពបត់បែននៃ "ផលប៉ះពាល់ដោយទឹកហូរ" ដោយក្បាលបាញ់មានមុំ 22.5° ទៅនឹងប្លង់កង់ទួរប៊ីន ដោយទឹកប៉ះពាល់ដល់ស្លាបរាងស្កុប (ស្លាបចំនួន 18)។ លក្ខណៈពិសេសអន្តរកម្មអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកមើលកែតម្រូវមុំក្បាលបាញ់ ដោយសង្កេតមើលការផ្លាស់ប្តូរល្បឿនរ៉ូទ័រ - ការថយចុះ 10-15% នៅពេលដែលមុំងាកចេញពី 22.5° ដែលបង្ហាញពីផលប៉ះពាល់នៃភាពត្រឹមត្រូវនៃមុំទៅលើប្រសិទ្ធភាព។ គំរូប្រភេទនេះត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់ដើម្បីបង្ហាញពី "វារីអគ្គិសនីខ្នាតតូចនៅតំបន់ភ្នំ" ដែលសមរម្យសម្រាប់ "ប្រព័ន្ធថាមពលចែកចាយដែលមានក្បាល 20-300 ម៉ែត្រ និងអត្រាលំហូរតូច"។ គំរូទួរប៊ីនផលប៉ះពាល់ទ្វេដងបង្កើនការប្រើប្រាស់ថាមពលដោយ "ទឹកប៉ះនឹងស្លាបពីរដង"។ កង់ទួរប៊ីនមានស្លាបពីរស្រទាប់។ បន្ទាប់ពីការប៉ះទង្គិចលើកដំបូង ទឹកហូរកាត់កង់ដើម្បីប៉ះនឹងស្រទាប់ខាងក្រោម។ កង់ថ្លាអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកមើលមើលឃើញផ្លូវ "ផលប៉ះពាល់ទ្វេដង"។ អេក្រង់បង្ហាញថា "ខណៈពេលដែលប្រសិទ្ធភាពនៃការរចនាផលប៉ះពាល់ទ្វេដងគឺទាបជាងបន្តិច (75-85%) រចនាសម្ព័ន្ធសាមញ្ញ និងតម្លៃទាបរបស់វាធ្វើឱ្យវាសមស្របសម្រាប់ថាមពលវារីអគ្គិសនីខ្នាតតូចនៅជនបទ"។ ការរចនានេះធ្វើឱ្យ "ប្រាជ្ញានៃការប្រើប្រាស់ថាមពលក្នុងការរចនាសាមញ្ញ" អាចមើលឃើញយ៉ាងងាយស្រួល។ (3) ប្រភេទពិសេសនៃគំរូទួរប៊ីនវារីអគ្គិសនី៖ ការរចនាប្រកបដោយភាពច្នៃប្រឌិតសម្រាប់លក្ខខណ្ឌធ្ងន់ធ្ងរ
ម៉ូដែលទួរប៊ីនអំពូលគឺជាដំណោះស្រាយ "ទម្រង់សំប៉ែត" សម្រាប់រោងចក្រវារីអគ្គិសនីដែលមានក្បាលទឹកទាប។ វាមានរចនាសម្ព័ន្ធ "រាងអំពូល" - ម៉ាស៊ីនភ្លើងត្រូវបានដាក់ក្នុងស្រោមរាងអំពូលនៅក្នុងផ្លូវលំហូរទឹក ហើយរ៉ូទ័រទួរប៊ីនត្រូវបានភ្ជាប់ដោយផ្ទាល់ទៅនឹងអ័ក្សម៉ាស៊ីនភ្លើង (គ្មានស្រោមរាងជាវង់)។ ទឹកហូរតាមអ័ក្សឆ្លងកាត់អង្គភាព។ សម្រាប់កម្ពស់ក្បាលទឹកក្លែងធ្វើពី 2-8 ម៉ែត្រ (ឧទាហរណ៍ រោងចក្រថាមពលទឹកឡើងចុះ) រ៉ូទ័រ (អង្កត់ផ្ចិត 40 សង់ទីម៉ែត្រ ដាវកោង 8) បង្វិលក្នុងល្បឿន 80 rpm។ អេក្រង់បង្ហាញថា "ទួរប៊ីនអំពូលអាចសម្រេចបានប្រសិទ្ធភាពរហូតដល់ 88% សមស្របសម្រាប់រោងចក្រថាមពលបាតទន្លេ ជាមួយនឹងការចំណាយវិស្វកម្មស៊ីវិលទាប"។ ស្រោមថ្លាបង្ហាញយ៉ាងច្បាស់អំពីលក្ខណៈ "លំហូរទឹកត្រង់" ដែលពន្យល់ពីការប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយរបស់វានៅក្នុងកម្មវិធីក្បាលទឹកទាបដូចជាបណ្តាញទឹកឡើងចុះ និងប្រព័ន្ធធារាសាស្រ្ត។ ម៉ូដែលទួរប៊ីនក្បាលទឹកបង្ហាញពីការបង្កើតថាមពលទ្វេទិស។ ដាវរ៉ូទ័ររបស់វាមានការរចនា "រាងអក្សរ S" ស៊ីមេទ្រី ដែលអនុញ្ញាតឱ្យរ៉ូទ័របង្វិលដោយមិនគិតពីថាតើទឹកហូរពីឆ្វេងទៅស្តាំ ឬស្តាំទៅឆ្វេង (60 rpm)។ គំរូនេះត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹង "ធុងក្លែងធ្វើទឹកជោរ" ដែលប្រើកម្រិតទឹកឡើង និងចុះ ដើម្បីបង្កើតលំហូរទៅវិញទៅមក ដោយបង្ហាញពីវដ្តនៃ "ការបង្កើតថាមពលក្នុងអំឡុងពេលទឹកឡើងខ្ពស់ → ការបង្កើតថាមពលក្នុងអំឡុងពេលទឹកចុះ → ការបិទក្នុងអំឡុងពេលទឹកនៅទ្រឹង"។ អេក្រង់បង្ហាញ "ទួរប៊ីនទឹកជោរប្រើប្រាស់ទំនាញផែនដីព្រះច័ន្ទ អាចកកើតឡើងវិញបាន និងអាចទស្សន៍ទាយបានខ្ពស់"។ ការរចនានេះធ្វើឱ្យភាពស៊ីសង្វាក់គ្នារវាង "ថាមពលស្អាត និងចង្វាក់ធម្មជាតិ" អាចមើលឃើញយ៉ាងច្បាស់។