Khi bơm năng lượng tiềm năng hoặc động năng vào tuabin nước, tuabin sẽ bắt đầu quay. Nếu nối máy phát điện với tuabin nước, máy phát điện có thể bắt đầu tạo ra điện. Nếu nâng mực nước để bơm năng lượng vào tuabin, tốc độ quay của tuabin sẽ tăng lên. Do đó, chênh lệch mực nước càng lớn, động năng mà tuabin thu được càng nhiều, và điện năng chuyển đổi được càng cao. Đây là nguyên lý cơ bản của thủy điện.
Quá trình chuyển đổi năng lượng diễn ra như sau: thế năng trọng trường của dòng nước phía thượng nguồn được chuyển hóa thành động năng của dòng nước. Khi nước chảy qua tuabin, động năng được truyền đến tuabin, và tuabin sẽ dẫn động máy phát điện để chuyển hóa động năng thành điện năng. Do đó, đây là quá trình chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện.
Do điều kiện tự nhiên khác nhau của các nhà máy thủy điện, công suất và tốc độ của các tổ máy phát điện thủy lực rất đa dạng. Nhìn chung, các tổ máy phát điện thủy lực nhỏ và tốc độ cao sử dụng tuabin xung lực chủ yếu có cấu trúc nằm ngang, trong khi các tổ máy phát điện lớn và trung bình chủ yếu có cấu trúc thẳng đứng. Vì hầu hết các nhà máy thủy điện đều nằm xa thành phố, nên thường cần cung cấp điện cho phụ tải thông qua các đường dây truyền tải dài, do đó, hệ thống điện đặt ra yêu cầu cao hơn đối với sự ổn định hoạt động của các tổ máy phát điện thủy lực: các thông số động cơ cần được lựa chọn cẩn thận; yêu cầu về mômen quán tính của rôto rất lớn. Vì vậy, hình dáng của tổ máy phát điện thủy lực khác với tổ máy phát điện tuabin hơi. Đường kính rôto lớn và chiều dài ngắn. Thời gian khởi động và kết nối lưới điện của các tổ máy phát điện thủy lực tương đối ngắn, và việc điều độ vận hành linh hoạt. Ngoài việc phát điện thông thường, nó đặc biệt thích hợp cho các tổ máy cắt giảm tải đỉnh và các tổ máy dự phòng khẩn cấp. Công suất tối đa của các tổ máy phát điện tuabin nước đã đạt đến 700.000 kilowatt.
Về nguyên lý hoạt động của máy phát điện, kiến thức vật lý trung học rất rõ ràng, nguyên lý hoạt động của nó dựa trên định luật cảm ứng điện từ và định luật lực điện từ. Do đó, nguyên tắc chung của việc chế tạo máy phát điện là sử dụng vật liệu dẫn điện và từ tính thích hợp để tạo thành mạch từ và mạch điện cảm ứng điện từ lẫn nhau nhằm tạo ra năng lượng điện từ và đạt được mục đích chuyển đổi năng lượng.
Máy phát điện tuabin nước được dẫn động bởi tuabin nước. Rôto của nó ngắn và dày, thời gian khởi động và kết nối lưới điện ngắn, và việc điều độ vận hành linh hoạt. Ngoài việc phát điện thông thường, nó đặc biệt thích hợp cho việc giảm tải đỉnh và làm nguồn dự phòng khẩn cấp. Công suất tối đa của các tổ máy phát điện tuabin nước đã đạt 800.000 kilowatt.
Máy phát điện diesel được dẫn động bởi động cơ đốt trong. Nó khởi động nhanh và dễ vận hành, nhưng chi phí phát điện cao. Nó chủ yếu được sử dụng làm nguồn điện dự phòng khẩn cấp, hoặc ở những khu vực mà lưới điện lớn không phủ tới và các trạm điện di động. Công suất dao động từ vài kilowatt đến vài chục kilowatt. Mô-men xoắn đầu ra trên trục động cơ diesel chịu sự dao động tuần hoàn, do đó cần phải ngăn ngừa các sự cố cộng hưởng và gãy trục.
Tốc độ của máy phát thủy điện sẽ quyết định tần số của dòng điện xoay chiều được tạo ra. Để đảm bảo sự ổn định của tần số này, tốc độ của rôto phải được ổn định. Để ổn định tốc độ, tốc độ của động cơ sơ cấp (tuabin nước) có thể được điều khiển ở chế độ điều khiển vòng kín. Tín hiệu tần số của nguồn điện xoay chiều cần phát ra được lấy mẫu và phản hồi về hệ thống điều khiển, hệ thống này điều khiển góc đóng mở của cánh dẫn hướng tuabin nước để điều khiển công suất đầu ra của tuabin nước. Thông qua nguyên lý điều khiển phản hồi, tốc độ của máy phát có thể được ổn định.
Thời gian đăng bài: 08/10/2022
