หลักการและกระบวนการของกังหันน้ำในโรงไฟฟ้าพลังน้ำ

เมื่อทำการล้างกังหันน้ำด้วยพลังงานศักย์หรือพลังงานจลน์ กังหันน้ำจะเริ่มหมุน หากเราเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเข้ากับกังหันน้ำ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเริ่มสร้างไฟฟ้าได้ หากเราเพิ่มระดับน้ำเพื่อล้างกังหัน ความเร็วของกังหันจะเพิ่มขึ้น ดังนั้น ยิ่งระดับน้ำต่างกันมากเท่าใด พลังงานจลน์ที่กังหันได้รับก็จะมากขึ้นเท่านั้น และพลังงานไฟฟ้าที่แปลงได้ก็จะสูงขึ้นเท่านั้น นี่คือหลักการพื้นฐานของพลังงานน้ำ

กระบวนการแปลงพลังงานคือ: พลังงานศักย์โน้มถ่วงของน้ำต้นน้ำจะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ของการไหลของน้ำ เมื่อน้ำไหลผ่านกังหัน พลังงานจลน์จะถูกถ่ายโอนไปยังกังหัน และกังหันจะขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อเปลี่ยนพลังงานจลน์เป็นพลังงานไฟฟ้า ดังนั้นจึงเป็นกระบวนการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า

เนื่องจากสภาพธรรมชาติของโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่แตกต่างกัน ความจุและความเร็วของหน่วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำจึงแตกต่างกันอย่างมาก โดยทั่วไป เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำความเร็วสูงที่ขับเคลื่อนด้วยกังหันแรงกระตุ้นส่วนใหญ่จะใช้โครงสร้างแนวนอน ในขณะที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่และความเร็วปานกลางส่วนใหญ่จะใช้โครงสร้างแนวตั้ง เนื่องจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำส่วนใหญ่ตั้งอยู่ห่างจากเมือง จึงมักต้องจ่ายไฟให้กับโหลดผ่านสายส่งไฟฟ้ายาว ดังนั้น ระบบไฟฟ้าจึงกำหนดข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับเสถียรภาพการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ: จำเป็นต้องเลือกพารามิเตอร์ของมอเตอร์อย่างระมัดระวัง ข้อกำหนดสำหรับโมเมนต์ความเฉื่อยของโรเตอร์จึงมีขนาดใหญ่ ดังนั้น รูปลักษณ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำจึงแตกต่างจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันไอน้ำ เส้นผ่านศูนย์กลางโรเตอร์มีขนาดใหญ่และมีความยาวสั้น เวลาที่จำเป็นสำหรับการเริ่มต้นและการเชื่อมต่อกริดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำค่อนข้างสั้น และการจัดส่งการทำงานมีความยืดหยุ่น นอกจากการผลิตพลังงานทั่วไปแล้ว ยังเหมาะสำหรับหน่วยลดจุดสูงสุดและหน่วยสแตนด์บายฉุกเฉินโดยเฉพาะ ความจุสูงสุดของหน่วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันน้ำได้ถึง 700,000 กิโลวัตต์

หลักการของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ฟิสิกส์ระดับมัธยมศึกษาตอนปลายมีความชัดเจนมาก และหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้านั้นอิงตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและกฎของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้น หลักการทั่วไปในการสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือการใช้วัสดุตัวนำแม่เหล็กที่เหมาะสมเพื่อสร้างวงจรแม่เหล็กและวงจรสำหรับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าร่วมกันเพื่อสร้างพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าและบรรลุวัตถุประสงค์ในการแปลงพลังงาน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันน้ำขับเคลื่อนด้วยกังหันน้ำ โรเตอร์มีขนาดสั้นและหนา เวลาที่จำเป็นสำหรับการเริ่มต้นเครื่องและการเชื่อมต่อกริดนั้นสั้น และการจัดการการทำงานนั้นมีความยืดหยุ่น นอกจากการผลิตไฟฟ้าทั่วไปแล้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันน้ำยังเหมาะสำหรับหน่วยลดพีคและหน่วยสแตนด์บายฉุกเฉินโดยเฉพาะ ความจุสูงสุดของหน่วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันน้ำได้ถึง 800,000 กิโลวัตต์

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายใน สตาร์ทเครื่องได้เร็วและใช้งานง่าย แต่ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าสูง ส่วนใหญ่จะใช้เป็นพลังงานสำรองฉุกเฉิน หรือในพื้นที่ที่ระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่เข้าไม่ถึง และสถานีไฟฟ้าเคลื่อนที่ กำลังการผลิตมีตั้งแต่หลายกิโลวัตต์ถึงหลายกิโลวัตต์ แรงบิดที่ส่งออกไปยังเพลาเครื่องยนต์ดีเซลจะสั่นเป็นระยะ ดังนั้นจึงต้องป้องกันอุบัติเหตุจากการสั่นพ้องและเพลาแตก

ความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำจะกำหนดความถี่ของกระแสไฟฟ้าสลับที่สร้างขึ้น เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของความถี่นี้ จำเป็นต้องรักษาความเร็วของโรเตอร์ให้คงที่ เพื่อรักษาความเร็วให้คงที่ ความเร็วของมอเตอร์ขับเคลื่อนหลัก (กังหันน้ำ) สามารถควบคุมได้ในโหมดควบคุมแบบวงปิด สัญญาณความถี่ของพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับที่จะส่งออกจะถูกสุ่มตัวอย่างและป้อนกลับไปยังระบบควบคุมที่ควบคุมมุมเปิดและปิดของใบพัดนำทางของกังหันน้ำเพื่อควบคุมพลังงานขาออกของกังหันน้ำ ด้วยหลักการควบคุมแบบป้อนกลับ ความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงคงที่