Vodnú turbínu prepláchneme potenciálnou energiou alebo kinetickou energiou a vodná turbína sa začne otáčať. Ak pripojíme generátor k vodnej turbíne, generátor môže začať vyrábať elektrinu. Ak zvýšime hladinu vody, aby sme prepláchli turbínu, otáčky turbíny sa zvýšia. Čím väčší je teda rozdiel hladiny vody, tým väčšia je kinetická energia, ktorú turbína získa, a tým vyššia je premeniteľná elektrická energia. Toto je základný princíp vodnej energie.
Proces premeny energie je nasledovný: gravitačná potenciálna energia vody proti prúdu sa premieňa na kinetickú energiu prúdu vody. Keď voda preteká turbínou, kinetická energia sa prenáša do turbíny a turbína poháňa generátor, ktorý premieňa kinetickú energiu na elektrickú energiu. Ide teda o proces premeny mechanickej energie na elektrickú energiu.
Vzhľadom na rôzne prírodné podmienky vodných elektrární sa kapacita a rýchlosť vodných generátorov značne líšia. Malé vodné generátory a vysokorýchlostné vodné generátory poháňané impulznými turbínami vo všeobecnosti používajú prevažne horizontálne konštrukcie, zatiaľ čo veľké a stredne rýchle generátory používajú prevažne vertikálne konštrukcie. Keďže väčšina vodných elektrární je ďaleko od miest, zvyčajne musia dodávať energiu záťažiam prostredníctvom dlhých prenosových vedení, preto energetická sústava kladie vyššie požiadavky na prevádzkovú stabilitu vodných generátorov: parametre motora je potrebné starostlivo zvoliť; požiadavky na moment zotrvačnosti rotora sú veľké. Preto sa vzhľad vodného generátora líši od vzhľadu parného turbínového generátora. Jeho priemer rotora je veľký a jeho dĺžka je krátka. Čas potrebný na spustenie a pripojenie vodných generátorov do siete je relatívne krátky a dispečing prevádzky je flexibilný. Okrem všeobecnej výroby energie je vhodný najmä pre jednotky na odstránenie špičky a núdzové záložné jednotky. Maximálna kapacita vodných turbínových generátorov dosiahla 700 000 kilowattov.
Pokiaľ ide o princíp generátora, fyzika na strednej škole je veľmi jasná a jeho princíp fungovania je založený na zákone elektromagnetickej indukcie a zákone elektromagnetickej sily. Preto je všeobecným princípom jeho konštrukcie použitie vhodnej magnetickej vodivosti a vodivých materiálov na vytvorenie magnetického obvodu a obvodu pre vzájomnú elektromagnetickú indukciu na generovanie elektromagnetickej energie a dosiahnutie účelu premeny energie.
Vodný turbogenerátor je poháňaný vodnou turbínou. Jeho rotor je krátky a hrubý, čas potrebný na spustenie jednotky a pripojenie k sieti je krátky a dispečing prevádzky je flexibilný. Okrem bežnej výroby energie je vhodný najmä pre jednotky na zmiernenie špičky a núdzové záložné jednotky. Maximálna kapacita jednotiek vodných turbogenerátorov dosiahla 800 000 kilowattov.
Dieselový generátor je poháňaný spaľovacím motorom. Jeho štartovanie a obsluha sú jednoduché, ale náklady na výrobu energie sú vysoké. Používa sa hlavne ako núdzový záložný zdroj energie alebo v oblastiach, kde nie je k dispozícii rozsiahla elektrická sieť, a v mobilných elektrárňach. Jeho výkon sa pohybuje od niekoľkých kilowattov do niekoľkých kilowattov. Krútiaci moment na hriadeli dieselového motora je vystavený periodickým pulzáciám, preto je potrebné predchádzať rezonancii a nehodám spôsobeným zlomením hriadeľa.
Rýchlosť hydrogenerátora určuje frekvenciu generovaného striedavého prúdu. Na zabezpečenie stability tejto frekvencie musia byť otáčky rotora stabilizované. Na stabilizáciu otáčok je možné otáčky hlavného motora (vodnej turbíny) riadiť v režime riadenia s uzavretou slučkou. Frekvenčný signál vysielaného striedavého prúdu sa vzorkuje a privádza späť do riadiaceho systému, ktorý riadi uhol otvorenia a zatvorenia vodiacej lopatky vodnej turbíny na riadenie výstupného výkonu vodnej turbíny. Prostredníctvom princípu spätnoväzobného riadenia je možné stabilizovať otáčky generátora.
Čas uverejnenia: 8. októbra 2022
