ජල විදුලි බලාගාර සහ ජල ටර්බයින උත්පාදක යන්ත්‍ර ක්‍රියා කරන ආකාරය

ලොව පුරා, ජල විදුලි බලාගාර ලෝකයේ විදුලියෙන් සියයට 24 ක් පමණ නිපදවන අතර බිලියන 1 කට වැඩි පිරිසකට විදුලිය සපයයි. ලෝකයේ ජල විදුලි බලාගාර ඒකාබද්ධව මෙගාවොට් 675,000 ක් නිපදවන අතර එය තෙල් බැරල් බිලියන 3.6 කට සමාන ශක්තියක් බව ජාතික පුනර්ජනනීය බලශක්ති රසායනාගාරය පවසයි. එක්සත් ජනපදයේ ක්‍රියාත්මක වන ජල විදුලි බලාගාර 2,000 කට වඩා ඇති අතර එමඟින් රටේ විශාලතම පුනර්ජනනීය බලශක්ති ප්‍රභවය ජල විදුලිය බවට පත් කරයි.
මෙම ලිපියෙන්, වැටෙන ජලය ශක්තිය නිර්මාණය කරන ආකාරය සහ ජල විදුලිය සඳහා අත්‍යවශ්‍ය ජල ප්‍රවාහය නිර්මාණය කරන ජල විද්‍යාත්මක චක්‍රය පිළිබඳව අපි ඉගෙන ගනිමු. ඔබේ දෛනික ජීවිතයට බලපෑ හැකි ජල විදුලියෙහි එක් අද්විතීය යෙදුමක් පිළිබඳව ද ඔබට කෙටි අවබෝධයක් ලැබෙනු ඇත.
ගඟක් පෙරළෙන ආකාරය නරඹන විට, එය ගෙන යන බලය සිතා ගැනීම දුෂ්කර ය. ඔබ කවදා හෝ සුදු ජල රාෆ්ටින් කර ඇත්නම්, ඔබට ගඟේ බලයෙන් කුඩා කොටසක් දැනී ඇත. සුදු ජල වේගවත් ගංගා නිර්මාණය වන්නේ විශාල ජල ප්‍රමාණයක් පහළට ගෙන යන ගංගාවක් ලෙස වන අතර, පටු මාර්ගයක් හරහා බාධක ගෙල කපා දමයි. මෙම විවරය හරහා ගඟ තල්ලු කරන විට, එහි ගලායාම වේගවත් වේ. ගංවතුර යනු අති විශාල ජල පරිමාවකට කොතරම් බලයක් තිබිය හැකිද යන්න පිළිබඳ තවත් උදාහරණයකි.

ජල විදුලි බලාගාර ජල ශක්තිය උපයෝගී කර ගන්නා අතර එම ශක්තිය විදුලිය බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා සරල යාන්ත්‍ර විද්‍යාව භාවිතා කරයි. ජල විදුලි බලාගාර ඇත්ත වශයෙන්ම තරමක් සරල සංකල්පයක් මත පදනම් වේ - වේල්ලක් හරහා ගලා යන ජලය ටර්බයිනයක් කරවන අතර එය ජනක යන්ත්‍රයක් බවට පත් කරයි.
සාම්ප්‍රදායික ජල විදුලි බලාගාරයක මූලික කොටස් මෙන්න:
ටර්බයිනය සහ උත්පාදක යන්ත්‍රය සම්බන්ධ කරන පතුවළ
වේල්ල - බොහෝ ජල විදුලි බලාගාර ජලය රඳවා තබා ගන්නා වේල්ලක් මත රඳා පවතින අතර එමඟින් විශාල ජලාශයක් නිර්මාණය වේ. බොහෝ විට, මෙම ජලාශය වොෂින්ටන් ප්‍රාන්තයේ ග්‍රෑන්ඩ් කූලී වේල්ලේ රූස්වෙල්ට් විල වැනි විනෝදාත්මක විලක් ලෙස භාවිතා කරයි.
ජලය ලබා ගැනීම – වේල්ලේ ගේට්ටු විවෘත වන අතර ගුරුත්වාකර්ෂණය මගින් ජලය පෙන්ස්ටොක් හරහා ඇද ගන්නා අතර එය ටර්බයිනයට යන නල මාර්ගයකි. මෙම නළය හරහා ජලය ගලා යන විට පීඩනය වැඩි වේ.
ටර්බයිනය - ජලය ටර්බයිනයක විශාල තලවලට පහර දී කරකවන අතර එය පතුවළක් මගින් ඊට ඉහළින් ඇති උත්පාදක යන්ත්‍රයකට සවි කර ඇත. ජල විදුලි බලාගාර සඳහා වඩාත් පොදු ටර්බයින වර්ගය වන්නේ වක්‍ර තල සහිත විශාල තැටියක් මෙන් පෙනෙන ෆ්‍රැන්සිස් ටර්බයිනයයි. ටර්බයිනයකට ටොන් 172 ක් දක්වා බර විය හැකි අතර විනාඩියකට විප්ලව 90 ක වේගයකින් (rpm) හැරවිය හැකි බව ජල හා බලශක්ති අධ්‍යාපනය සඳහා පදනම (FWEE) පවසයි.
උත්පාදක යන්ත්‍ර - ටර්බයින තල භ්‍රමණය වන විට, උත්පාදක යන්ත්‍රය තුළ චුම්බක මාලාවක් ද භ්‍රමණය වේ. යෝධ චුම්බක තඹ දඟර පසුකර භ්‍රමණය වන අතර, ඉලෙක්ට්‍රෝන චලනය කිරීමෙන් ප්‍රත්‍යාවර්ත ධාරාව (AC) නිපදවයි. (උත්පාදක යන්ත්‍රය ක්‍රියා කරන ආකාරය පිළිබඳව ඔබ පසුව වැඩිදුර ඉගෙන ගනු ඇත.)
ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය - බලාගාරය තුළ ඇති ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය AC එක ගෙන එය ඉහළ වෝල්ටීයතා ධාරාවක් බවට පරිවර්තනය කරයි.
විදුලි රැහැන් - සෑම බලාගාරයකින්ම වයර් හතරක් පැමිණේ: එකවර නිපදවන විදුලි අදියර තුන සහ තුනටම පොදු උදාසීන හෝ බිම්. (විදුලි රැහැන් සම්ප්‍රේෂණය පිළිබඳ වැඩිදුර දැන ගැනීමට බල බෙදාහැරීමේ ජාලක ක්‍රියා කරන ආකාරය කියවන්න.)
පිටතට ගලායාම - භාවිතා කළ ජලය ටේල්රේස් ලෙස හඳුන්වන නල මාර්ග හරහා ගෙන ගොස් නැවත ගඟේ පහළට ගලා යයි.
ජලාශයේ ජලය ගබඩා කළ ශක්තිය ලෙස සැලකේ. ගේට්ටු විවෘත වූ විට, පෙන්ස්ටොක් හරහා ගලා යන ජලය චලනය වන බැවින් එය චාලක ශක්තිය බවට පත්වේ. ජනනය වන විදුලි ප්‍රමාණය සාධක කිහිපයක් මගින් තීරණය වේ. එම සාධක දෙකක් වන්නේ ජල ප්‍රවාහයේ පරිමාව සහ හයිඩ්‍රොලික් හිස ප්‍රමාණයයි. හිස යනු ජල මතුපිට සහ ටර්බයින අතර දුරයි. හිස සහ ප්‍රවාහය වැඩි වන විට, ජනනය වන විදුලිය ද වැඩි වේ. හිස සාමාන්‍යයෙන් ජලාශයේ ජල ප්‍රමාණය මත රඳා පවතී.
පොම්ප කරන ලද ගබඩා බලාගාරය ලෙස හඳුන්වන තවත් ජල විදුලි බලාගාරයක් තිබේ. සාම්ප්‍රදායික ජල විදුලි බලාගාරයක, ජලාශයෙන් ලැබෙන ජලය බලාගාරය හරහා ගලා ගොස්, පිටවී, පහළට ගෙන යනු ලැබේ. පොම්ප කරන ලද ගබඩා බලාගාරයක ජලාශ දෙකක් ඇත:

ඉහළ ජලාශය - සාම්ප්‍රදායික ජල විදුලි බලාගාරයක් මෙන්, වේල්ලක් ජලාශයක් නිර්මාණය කරයි. මෙම ජලාශයේ ජලය ජල විදුලි බලාගාරය හරහා ගලා ගොස් විදුලිය නිපදවයි.
පහළ ජලාශය - ජල විදුලි බලාගාරයෙන් පිටවන ජලය නැවත ගඟට ඇතුළු වී පහළට ගලා නොයෑමට පහළ ජලාශයකට ගලා යයි.
ආපසු හැරවිය හැකි ටර්බයිනයක් භාවිතා කරමින්, බලාගාරයට ඉහළ ජලාශයට ජලය නැවත පොම්ප කළ හැකිය. මෙය සිදු කරනු ලබන්නේ කාර්යබහුල නොවන වේලාවන්හිදීය. අත්‍යවශ්‍යයෙන්ම, දෙවන ජලාශය ඉහළ ජලාශය නැවත පුරවයි. ඉහළ ජලාශයට ජලය නැවත පොම්ප කිරීමෙන්, උපරිම පරිභෝජනය ඇති කාලවලදී විදුලිය ජනනය කිරීමට බලාගාරයට වැඩි ජලයක් ලැබේ.

උත්පාදක යන්ත්‍රය
ජල විදුලි බලාගාරයක හදවත වන්නේ උත්පාදක යන්ත්‍රයයි. බොහෝ ජල විදුලි බලාගාරවල මෙම ජනක යන්ත්‍ර කිහිපයක් තිබේ.
ඔබ අනුමාන කළ පරිදි, උත්පාදක යන්ත්‍රය විදුලිය ජනනය කරයි. මේ ආකාරයෙන් විදුලිය ජනනය කිරීමේ මූලික ක්‍රියාවලිය වන්නේ වයර් දඟර තුළ චුම්බක මාලාවක් භ්‍රමණය කිරීමයි. මෙම ක්‍රියාවලිය ඉලෙක්ට්‍රෝන චලනය කරන අතර එමඟින් විද්‍යුත් ධාරාව නිපදවයි.
හූවර් වේල්ලේ මුළු ජනක යන්ත්‍ර 17ක් ඇති අතර, ඒ සෑම එකක්ම මෙගාවොට් 133ක් දක්වා ජනනය කළ හැකිය. හූවර් වේල්ල ජල විදුලි බලාගාරයේ මුළු ධාරිතාව මෙගාවොට් 2,074කි. සෑම ජනක යන්ත්‍රයක්ම ඇතැම් මූලික කොටස් වලින් සාදා ඇත:

ටර්බයිනය භ්‍රමණය වන විට, එක්සයිටරය රොටරයට විද්‍යුත් ධාරාවක් යවයි. රොටරය යනු ස්ටේටරය ලෙස හඳුන්වන තඹ වයර් දඟරයක් තුළ භ්‍රමණය වන විශාල විද්‍යුත් චුම්භක මාලාවකි. දඟරය සහ චුම්බක අතර චුම්බක ක්ෂේත්‍රය විද්‍යුත් ධාරාවක් නිර්මාණය කරයි.
හූවර් වේල්ලේදී, උත්පාදක යන්ත්‍රයේ සිට ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය දක්වා ඇම්පියර් 16,500 ක ධාරාවක් ගමන් කරන අතර, එහිදී ධාරාව සම්ප්‍රේෂණය වීමට පෙර ඇම්පියර් 230,000 දක්වා ඉහළ යයි.
ජල විදුලි බලාගාර ස්වභාවිකව සිදුවන, අඛණ්ඩ ක්‍රියාවලියකින් ප්‍රයෝජන ගනී - වර්ෂාව ඇද හැලීමට සහ ගංගා ඉහළ යාමට හේතු වන ක්‍රියාවලිය. සෑම දිනකම, පාරජම්බුල කිරණ ජල අණු බිඳ දැමීම නිසා අපගේ ග්‍රහලෝකය වායුගෝලය හරහා කුඩා ජල ප්‍රමාණයක් අහිමි වේ. නමුත් ඒ සමඟම, ගිනිකඳු ක්‍රියාකාරකම් හරහා පෘථිවියේ අභ්‍යන්තර කොටසෙන් නව ජලය විමෝචනය වේ. නිර්මාණය වන ජල ප්‍රමාණය සහ අහිමි වන ජල ප්‍රමාණය ආසන්න වශයෙන් සමාන වේ.
ඕනෑම අවස්ථාවක, ලෝකයේ මුළු ජල පරිමාව විවිධ ආකාරවලින් පවතී. එය සාගර, ගංගා සහ වැසි වැනි ද්‍රව විය හැකිය; ග්ලැසියර වැනි ඝන; හෝ වාතයේ නොපෙනෙන ජල වාෂ්ප වැනි වායුමය. සුළං ධාරා මගින් ග්‍රහලෝකය වටා ගමන් කරන විට ජලය තත්ව වෙනස් කරයි. සුළං ධාරා ජනනය වන්නේ සූර්යයාගේ තාපන ක්‍රියාකාරකම් මගිනි. වායු ධාරා චක්‍ර නිර්මාණය වන්නේ ග්‍රහලෝකයේ අනෙකුත් ප්‍රදේශවලට වඩා සමකය මත හිරු බැබළීමෙනි.

වායු ධාරා චක්‍ර මගින් පෘථිවියේ ජල සැපයුම තමන්ගේම චක්‍රයක් හරහා මෙහෙයවනු ලබන අතර එය ජල විද්‍යාත්මක චක්‍රය ලෙස හැඳින්වේ. සූර්යයා ද්‍රව ජලය රත් කරන විට, ජලය වාතයේ වාෂ්ප බවට වාෂ්ප වේ. සූර්යයා වාතය රත් කරන අතර එමඟින් වාතය වායුගෝලයේ ඉහළ යයි. ඉහළට වාතය සීතල වන බැවින් ජල වාෂ්ප ඉහළ යන විට එය සිසිල් වී ජල බිඳිති බවට ඝනීභවනය වේ. එක් ප්‍රදේශයක ප්‍රමාණවත් ජල බිඳිති එකතු වූ විට, වර්ෂාපතනයක් ලෙස පෘථිවියට නැවත වැටීමට තරම් බර ජල බිඳිති ඇති විය හැක.
ජල විදුලි බලාගාර සඳහා ජල විද්‍යාත්මක චක්‍රය වැදගත් වන්නේ ඒවා ජල ප්‍රවාහය මත රඳා පවතින බැවිනි. බලාගාරය අසල වැසි නොමැති නම්, ජලය ඉහළට එකතු නොවේ. ඉහළට ජලය රැස් නොවීම නිසා, ජල විදුලි බලාගාරය හරහා අඩු ජලය ගලා යන අතර අඩු විදුලි ජනනයක් සිදු වේ.
ජල විදුලිය පිළිබඳ මූලික අදහස වන්නේ චලනය වන ද්‍රවයක බලය භාවිතා කර ටර්බයින් තලයක් කරකැවීමයි. සාමාන්‍යයෙන්, මෙම කාර්යය ඉටු කිරීම සඳහා ගඟක් මැද විශාල වේල්ලක් ඉදි කළ යුතුය. අතේ ගෙන යා හැකි ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග සඳහා විදුලිය සැපයීම සඳහා ඉතා කුඩා පරිමාණයකින් ජල විදුලිය පිළිබඳ අදහස උපයෝගී කර ගනිමින් නව සොයාගැනීමක් සිදුවෙමින් පවතී.

කැනඩාවේ ඔන්ටාරියෝ හි නව නිපැයුම්කරු රොබට් කොමරෙච්කා, සපත්තු යටි පතුල්වලට කුඩා ජල විදුලි ජනක යන්ත්‍ර තැබීමේ අදහස ඉදිරිපත් කර ඇත. මෙම ක්ෂුද්‍ර ටර්බයින ඕනෑම උපකරණයකට පාහේ බලය සැපයීමට ප්‍රමාණවත් විදුලිය ජනනය කරනු ඇතැයි ඔහු විශ්වාස කරයි. 2001 මැයි මාසයේදී, කොමරෙච්කාට ඔහුගේ අද්විතීය පාද බලයෙන් ක්‍රියාත්මක වන උපාංගය සඳහා පේටන්ට් බලපත්‍රයක් ලැබුණි.
අපි ඇවිදින ආකාරය පිළිබඳ ඉතා මූලික මූලධර්මයක් තිබේ: සෑම පියවරකදීම පාදය විලුඹේ සිට පාදය දක්වා වැටේ. ඔබේ පාදය බිම පතිත වන විට, බලය ඔබේ විලුඹ හරහා පහළට ගෙන එනු ලැබේ. ඔබ ඔබේ ඊළඟ පියවර සඳහා සූදානම් වන විට, ඔබ ඔබේ පාදය ඉදිරියට පෙරළන අතර, එම බලය ඔබේ පාදයේ බෝලයට මාරු වේ. කොමරෙච්කා ඇවිදීමේ මෙම මූලික මූලධර්මය දුටු අතර මෙම එදිනෙදා ක්‍රියාකාරකමේ බලය උපයෝගී කර ගැනීම සඳහා අදහසක් වර්ධනය කර ඇත.
කොමරෙච්කාගේ “ජල විදුලි ජනක එකලස් කිරීම සහිත පාවහන්” සඳහා එහි පේටන්ට් බලපත්‍රයේ විස්තර කර ඇති පරිදි කොටස් පහක් ඇත:

තරලය - පද්ධතිය විද්‍යුත් සන්නායක තරලයක් භාවිතා කරනු ඇත.
තරලය රඳවා තබා ගැනීමට මලු - එක් මල්ලක් සපත්තුවේ විලුඹේ සහ තවත් මල්ලක් ඇඟිලි කොටසේ තබා ඇත.
වාහක - වාහක මගින් සෑම මල්ලක්ම ක්ෂුද්‍ර උත්පාදක යන්ත්‍රයකට සම්බන්ධ කරයි.
ටර්බයිනය - ජලය යටි පතුලෙහි ඉදිරියට සහ පසුපසට ගමන් කරන විට, එය කුඩා ටර්බයිනයක තල චලනය කරයි.
ක්ෂුද්‍ර උත්පාදක යන්ත්‍රය - උත්පාදක යන්ත්‍රය තරලයෙන් පිරුණු මලු දෙක අතර පිහිටා ඇති අතර, පතුවළක් ධාවනය කර උත්පාදක යන්ත්‍රය කරකවන වේන් රොටරයක් ​​ඇතුළත් වේ.
පුද්ගලයෙකු ඇවිදින විට, සපත්තුවේ විලුඹේ පිහිටා ඇති මල්ලේ ඇති තරලයේ සම්පීඩනය මගින් තරලය නළය හරහා ජල විදුලි උත්පාදක මොඩියුලයට බල කරනු ලැබේ. පරිශීලකයා දිගටම ඇවිදින විට, විලුඹ ඉහළට එසවෙන අතර පුද්ගලයාගේ පාදයේ බෝලය යට ඇති මල්ල මත පහළට පීඩනය යොදනු ලැබේ. තරලයේ චලනය විදුලිය නිපදවීම සඳහා රෝටර් සහ පතුවළ භ්‍රමණය කරනු ඇත.

අතේ ගෙන යා හැකි උපාංගයකට වයර් සම්බන්ධ කිරීම සඳහා බාහිර සොකට් එකක් සපයනු ලැබේ. පරිශීලකයාගේ පටියේ පැළඳීමට බල පාලන ප්‍රතිදාන ඒකකයක් ද සැපයිය හැකිය. ඉන්පසු ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග මෙම බල පාලන ප්‍රතිදාන ඒකකයට සම්බන්ධ කළ හැකි අතර එමඟින් ස්ථාවර විදුලි සැපයුමක් ලබා දෙනු ඇත.
"බැටරි බලයෙන් ක්‍රියාත්මක වන, අතේ ගෙන යා හැකි උපාංග සංඛ්‍යාව වැඩිවීමත් සමඟ," පේටන්ට් බලපත්‍රයේ සඳහන් වන්නේ, "දිගු කල් පවතින, අනුවර්තනය කළ හැකි, කාර්යක්ෂම විදුලි ප්‍රභවයක් සැපයීමේ අවශ්‍යතාවය වැඩි වෙමින් පවතී." අතේ ගෙන යා හැකි පරිගණක, ජංගම දුරකථන, සීඩී ප්ලේයර්, ජීපීඑස් ග්‍රාහක සහ ද්වි-මාර්ග රේඩියෝ බල ගැන්වීම සඳහා තම උපාංගය භාවිතා කරනු ඇතැයි කොමරෙච්කා අපේක්ෂා කරයි.