జలవిద్యుత్ ప్లాంట్‌లో హైడ్రాలిక్ టర్బైన్ యొక్క సూత్రం మరియు ప్రక్రియ

నీటి టర్బైన్‌ను స్థితిశక్తి లేదా గతిశక్తితో శుభ్రం చేసినప్పుడు, అది తిరగడం ప్రారంభిస్తుంది. మనం నీటి టర్బైన్‌కు జనరేటర్‌ను అనుసంధానిస్తే, ఆ జనరేటర్ విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడం మొదలుపెడుతుంది. టర్బైన్‌ను శుభ్రం చేయడానికి మనం నీటి మట్టాన్ని పెంచితే, టర్బైన్ వేగం పెరుగుతుంది. అందువల్ల, నీటి మట్టంలో వ్యత్యాసం ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, టర్బైన్‌కు లభించే గతిశక్తి అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది, మరియు మార్పిడి చేయగల విద్యుత్ శక్తి కూడా అంత అధికంగా ఉంటుంది. ఇదే జలవిద్యుత్ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రం.

శక్తి మార్పిడి ప్రక్రియ ఏమిటంటే: ఎగువన ఉన్న నీటి గురుత్వాకర్షణ స్థితిశక్తి, నీటి ప్రవాహం యొక్క గతిశక్తిగా మార్చబడుతుంది. నీరు టర్బైన్ గుండా ప్రవహించినప్పుడు, గతిశక్తి టర్బైన్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది, మరియు టర్బైన్ జనరేటర్‌ను నడిపి, గతిశక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తుంది. అందువల్ల, ఇది యాంత్రిక శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే ప్రక్రియ.

జలవిద్యుత్ కేంద్రాలలోని విభిన్న సహజ పరిస్థితుల కారణంగా, హైడ్రో జనరేటర్ యూనిట్ల సామర్థ్యం మరియు వేగం విస్తృతంగా మారుతూ ఉంటాయి. సాధారణంగా, ఇంపల్స్ టర్బైన్‌ల ద్వారా నడిచే చిన్న హైడ్రో జనరేటర్లు మరియు అధిక వేగవంతమైన హైడ్రో జనరేటర్లు ఎక్కువగా క్షితిజ సమాంతర నిర్మాణాలను అవలంబిస్తాయి, అయితే పెద్ద మరియు మధ్యస్థ వేగవంతమైన జనరేటర్లు ఎక్కువగా నిలువు నిర్మాణాలను అవలంబిస్తాయి. చాలా జలవిద్యుత్ కేంద్రాలు నగరాలకు దూరంగా ఉన్నందున, అవి సాధారణంగా పొడవైన ప్రసార మార్గాల ద్వారా లోడ్‌లకు విద్యుత్‌ను సరఫరా చేయవలసి ఉంటుంది, అందువల్ల, విద్యుత్ వ్యవస్థ హైడ్రో జనరేటర్ల కార్యాచరణ స్థిరత్వం కోసం అధిక అవసరాలను ముందుకు తెస్తుంది: మోటార్ పారామితులను జాగ్రత్తగా ఎంచుకోవాలి; రోటర్ యొక్క జడత్వ భ్రమణం (moment of inertia) కోసం అవసరాలు ఎక్కువగా ఉంటాయి. అందువల్ల, హైడ్రో జనరేటర్ యొక్క రూపం స్టీమ్ టర్బైన్ జనరేటర్ కంటే భిన్నంగా ఉంటుంది. దీని రోటర్ వ్యాసం పెద్దదిగా మరియు పొడవు తక్కువగా ఉంటుంది. హైడ్రో జనరేటర్ యూనిట్లను ప్రారంభించడానికి మరియు గ్రిడ్‌కు అనుసంధానించడానికి అవసరమైన సమయం చాలా తక్కువ, మరియు కార్యాచరణ పంపిణీ సరళంగా ఉంటుంది. సాధారణ విద్యుత్ ఉత్పత్తితో పాటు, ఇది ముఖ్యంగా పీక్ షేవింగ్ యూనిట్లు మరియు అత్యవసర స్టాండ్‌బై యూనిట్లకు అనుకూలంగా ఉంటుంది. వాటర్ టర్బైన్ జనరేటర్ యూనిట్ల గరిష్ట సామర్థ్యం 700000 కిలోవాట్లకు చేరుకుంది.

జనరేటర్ సూత్రం విషయానికి వస్తే, ఉన్నత పాఠశాల భౌతికశాస్త్రంలో ఇది చాలా స్పష్టంగా ఉంటుంది, మరియు దాని పని సూత్రం విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమం మరియు విద్యుదయస్కాంత బల నియమంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అందువల్ల, విద్యుదయస్కాంత శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు శక్తి మార్పిడి లక్ష్యాన్ని సాధించడానికి, తగిన అయస్కాంత వాహకత మరియు వాహక పదార్థాలను ఉపయోగించి పరస్పర విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ కోసం ఒక అయస్కాంత సర్క్యూట్ మరియు సర్క్యూట్‌ను ఏర్పరచడమే దీని నిర్మాణ సాధారణ సూత్రం.

వాటర్ టర్బైన్ జనరేటర్, వాటర్ టర్బైన్ ద్వారా నడపబడుతుంది. దీని రోటర్ పొట్టిగా మరియు మందంగా ఉంటుంది, యూనిట్ ప్రారంభానికి మరియు గ్రిడ్ కనెక్షన్‌కు పట్టే సమయం తక్కువగా ఉంటుంది, మరియు ఆపరేషన్ డిస్పాచింగ్ సరళంగా ఉంటుంది. సాధారణ విద్యుత్ ఉత్పత్తితో పాటు, ఇది ముఖ్యంగా పీక్ షేవింగ్ యూనిట్ మరియు అత్యవసర స్టాండ్‌బై యూనిట్‌కు అనుకూలంగా ఉంటుంది. వాటర్ టర్బైన్ జనరేటర్ యూనిట్ల గరిష్ట సామర్థ్యం 800000 కిలోవాట్లకు చేరుకుంది.

డీజిల్ జనరేటర్ అంతర్గత దహన యంత్రం ద్వారా నడపబడుతుంది. ఇది త్వరగా ప్రారంభమవుతుంది మరియు ఆపరేట్ చేయడం సులభం, కానీ దీని విద్యుత్ ఉత్పత్తి ఖర్చు అధికంగా ఉంటుంది. దీనిని ప్రధానంగా అత్యవసర బ్యాకప్ పవర్‌గా, లేదా పెద్ద పవర్ గ్రిడ్ చేరని ప్రాంతాలలో మరియు మొబైల్ పవర్ స్టేషన్లలో ఉపయోగిస్తారు. దీని సామర్థ్యం కొన్ని కిలోవాట్ల నుండి కొన్ని కిలోవాట్ల వరకు ఉంటుంది. డీజిల్ ఇంజిన్ షాఫ్ట్‌పై టార్క్ అవుట్‌పుట్ ఆవర్తన స్పందనకు లోబడి ఉంటుంది, కాబట్టి అనునాదం మరియు షాఫ్ట్ విరిగిపోయే ప్రమాదాలను తప్పనిసరిగా నివారించాలి.

హైడ్రో జనరేటర్ యొక్క వేగం, ఉత్పత్తి అయ్యే ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీని నిర్ధారిస్తుంది. ఈ ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి, రోటర్ వేగాన్ని స్థిరీకరించాలి. వేగాన్ని స్థిరీకరించడానికి, ప్రైమ్ మూవర్ (వాటర్ టర్బైన్) వేగాన్ని క్లోజ్డ్ లూప్ కంట్రోల్ మోడ్‌లో నియంత్రించవచ్చు. బయటకు పంపాల్సిన AC పవర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్‌ను శాంపిల్ చేసి, వాటర్ టర్బైన్ యొక్క అవుట్‌పుట్ పవర్‌ను నియంత్రించడానికి, దాని గైడ్ వేన్ యొక్క ఓపెనింగ్ మరియు క్లోజింగ్ యాంగిల్‌ను నియంత్రించే కంట్రోల్ సిస్టమ్‌కు ఫీడ్‌బ్యాక్ చేస్తారు. ఈ ఫీడ్‌బ్యాక్ కంట్రోల్ సూత్రం ద్వారా, జనరేటర్ వేగాన్ని స్థిరీకరించవచ్చు.