수력 터빈에 위치 에너지 또는 운동 에너지를 공급하면 터빈이 회전하기 시작합니다. 발전기를 수력 터빈에 연결하면 발전기가 작동하여 전기를 생산할 수 있습니다. 수위를 높여 터빈에 물을 공급하면 터빈의 회전 속도가 증가합니다. 따라서 수위 차이가 클수록 터빈이 얻는 운동 에너지가 커지고, 변환 가능한 전기 에너지도 많아집니다. 이것이 수력 발전의 기본 원리입니다.
에너지 변환 과정은 다음과 같습니다. 상류 물의 중력 위치 에너지가 물 흐름의 운동 에너지로 변환됩니다. 물이 터빈을 통과할 때 운동 에너지가 터빈으로 전달되고, 터빈은 발전기를 구동하여 운동 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 따라서 이는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하는 과정입니다.
수력 발전소는 자연 조건이 다양하기 때문에 수력 발전기의 용량과 속도는 매우 다양합니다. 일반적으로 소형 수력 발전기와 고속 임펄스 터빈 구동 수력 발전기는 대부분 수평 구조를 채택하는 반면, 대형 및 중속 발전기는 대부분 수직 구조를 채택합니다. 대부분의 수력 발전소는 도시에서 멀리 떨어져 있어 장거리 송전선을 통해 부하에 전력을 공급해야 하므로, 전력 시스템은 수력 발전기의 운전 안정성에 대한 높은 요구 사항을 제시합니다. 즉, 모터 매개변수를 신중하게 선택해야 하며, 회전자 관성 모멘트가 커야 합니다. 따라서 수력 발전기는 증기 터빈 발전기와 외형이 다릅니다. 회전자 직경이 크고 길이가 짧습니다. 수력 발전기는 시동 및 계통 연계에 필요한 시간이 비교적 짧고 운전 배분이 유연합니다. 일반적인 발전 외에도 피크 부하 저감 및 비상 예비 발전으로 특히 적합합니다. 수력 터빈 발전기의 최대 용량은 70만 킬로와트에 달합니다.
발전기의 원리는 고등학교 물리에서 매우 명확하게 설명되어 있으며, 전자기 유도 법칙과 전자기력 법칙에 기반합니다. 따라서 발전기의 일반적인 구조 원리는 적절한 자기 전도성과 전도성 재료를 사용하여 자기 회로와 상호 전자기 유도 회로를 형성함으로써 전자기 에너지를 발생시키고 에너지 변환을 달성하는 것입니다.
수력 터빈 발전기는 수력 터빈의 힘으로 구동됩니다. 회전자가 짧고 굵어, 시동 및 계통 연계 시간이 짧고, 운전 배분이 유연합니다. 일반적인 발전 외에도 피크 부하 저감 장치 및 비상 예비 장치로 특히 적합합니다. 수력 터빈 발전기의 최대 용량은 80만 킬로와트에 달합니다.
디젤 발전기는 내연기관으로 구동됩니다. 시동이 빠르고 작동이 간편하지만 발전 비용이 높습니다. 주로 비상 백업 전원이나 대규모 전력망이 연결되지 않은 지역, 이동식 발전소에서 사용됩니다. 용량은 수 킬로와트에서 수 킬로와트까지 다양합니다. 디젤 엔진 축의 토크 출력은 주기적인 맥동을 겪으므로 공진 및 축 파손 사고를 예방해야 합니다.
수력 발전기의 회전 속도는 생성되는 교류의 주파수를 결정합니다. 이 주파수의 안정성을 확보하기 위해서는 회전자 속도를 안정화해야 합니다. 속도 안정화를 위해 원동기(수력 터빈)의 회전 속도를 폐루프 제어 방식으로 제어할 수 있습니다. 출력될 교류 전력의 주파수 신호를 샘플링하여 제어 시스템에 피드백하고, 이 피드백 시스템은 수력 터빈의 안내 날개의 개폐 각도를 제어하여 수력 터빈의 출력 전력을 제어합니다. 이러한 피드백 제어 원리를 통해 발전기의 회전 속도를 안정화할 수 있습니다.
게시 시간: 2022년 10월 8일
