Praplaunant vandens turbiną potencialine arba kinetine energija, vandens turbina pradeda suktis. Prijungus generatorių prie vandens turbinos, generatorius gali pradėti gaminti elektros energiją. Jei praplaunant turbiną pakelsime vandens lygį, padidės turbinos greitis. Todėl kuo didesnis vandens lygio skirtumas, tuo didesnę kinetinę energiją gauna turbina ir tuo didesnė konvertuojama elektros energija. Tai yra pagrindinis hidroenergetikos principas.
Energijos konversijos procesas yra toks: prieš srovę tekančio vandens gravitacinė potencialinė energija paverčiama vandens srauto kinetine energija. Kai vanduo teka per turbiną, kinetinė energija perduodama turbinai, o turbina suka generatorių, kuris kinetinę energiją paverčia elektros energija. Taigi, tai yra mechaninės energijos pavertimo elektros energija procesas.
Dėl skirtingų hidroelektrinių gamtinių sąlygų hidrogeneratorių galia ir greitis labai skiriasi. Paprastai maži hidrogeneratoriai ir didelio greičio hidrogeneratoriai, varomi impulsinių turbinų, dažniausiai yra horizontalios konstrukcijos, o didelio ir vidutinio greičio generatoriai – vertikalios. Kadangi dauguma hidroelektrinių yra toli nuo miestų, joms paprastai reikia tiekti energiją apkrovoms ilgomis perdavimo linijomis, todėl elektros energijos sistemai keliami didesni reikalavimai hidrogeneratorių veikimo stabilumui: reikia kruopščiai parinkti variklio parametrus; rotoriaus inercijos momento reikalavimai yra dideli. Todėl hidrogeneratoriaus išvaizda skiriasi nuo garo turbinos generatoriaus. Jo rotoriaus skersmuo yra didelis, o ilgis – trumpas. Hidrogeneratorių paleidimo ir prijungimo prie tinklo laikas yra gana trumpas, o darbo paskirstymas – lankstus. Be bendros elektros energijos gamybos, jis ypač tinka piko apkrovos mažinimo ir avarinio budėjimo agregatams. Maksimali vandens turbinų generatorių galia siekia 700 000 kilovatų.
Kalbant apie generatoriaus principą, vidurinės mokyklos fizika yra labai aiški, o jo veikimo principas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos dėsniu ir elektromagnetinės jėgos dėsniu. Todėl bendras jo konstrukcijos principas yra naudoti tinkamą magnetinį laidumą ir laidžias medžiagas, kad būtų suformuota magnetinė grandinė ir grandinė, skirta tarpusavio elektromagnetinei indukcijai, kad būtų generuojama elektromagnetinė energija ir pasiektas energijos konversijos tikslas.
Vandens turbinos generatorių varo vandens turbina. Jo rotorius trumpas ir storas, įrenginio paleidimo ir prijungimo prie tinklo laikas trumpas, o operacijų paskirstymas lankstus. Be bendros elektros energijos gamybos, jis ypač tinka piko apkrovos mažinimo ir avarinio budėjimo režimais. Maksimali vandens turbinos generatoriaus galia siekia 800 000 kilovatų.
Dyzelinį generatorių varo vidaus degimo variklis. Jis greitai užvedamas ir lengvai valdomas, tačiau jo energijos gamybos sąnaudos yra didelės. Jis daugiausia naudojamas kaip avarinis atsarginis energijos šaltinis arba tose vietose, kur nepasiekia didelis elektros tinklas, ir mobiliose elektrinėse. Galia svyruoja nuo kelių kilovatų iki kelių kilovatų. Dyzelinio variklio veleno sukimo momentas periodiškai pulsuoja, todėl reikia užkirsti kelią rezonansui ir veleno lūžio avarijoms.
Hidrogeneratoriaus greitis nulems generuojamos kintamosios srovės dažnį. Siekiant užtikrinti šio dažnio stabilumą, reikia stabilizuoti rotoriaus greitį. Norint stabilizuoti greitį, pagrindinio variklio (vandens turbinos) greitį galima valdyti uždaros grandinės valdymo režimu. Išsiunčiamos kintamosios srovės dažnio signalas yra imamas ir grąžinamas į valdymo sistemą, kuri valdo vandens turbinos kreipiamosios mentės atidarymo ir uždarymo kampą, kad būtų galima valdyti vandens turbinos išėjimo galią. Generatoriaus greitis gali būti stabilizuotas grįžtamojo ryšio valdymo principu.
Įrašo laikas: 2022-10-08
