水力発電 タービン と 発電 機 の 技術 の 進歩

水力発電機の形は,平らな円盤から高層構造まで,発電所の設計において洗練された工学的な考慮を反映しています.水力発電は世界のエネルギーシステムにおいて重要な役割を果たしていますこの記事では,様々な運用状況におけるタービンと発電機の種類,原則,選択基準を検討します.

水力タービンは 水の動力エネルギーを 機械的なエネルギーに変換する 重要な装置として機能します主に2つのカテゴリーに分かれます.:

高頭,低流量アプリケーション用に設計されたものには,以下が含まれます.

• ペルトンタービン:高圧の水噴出機が ランナーにスプーン状のバケツを打つ.シンプルな構造と高効率で知られていますが,清潔な水が必要です.

中低頭部用には適しており,主に2種類あります.

• フランシスタービン:特徴は,射線流入と軸流出設計である.それらの適応性の性質は,中型ヘッドで高い効率を提供します.特に,高頭フレンチスタービンは,より平坦なランナーで,より低い特異速度で動作する低頭部ユニットでは3次元のランナー形を使います.
• カプランタービン:調整可能な刃を持つ軸性流量設計で,変動する流量と頭条件下で効率を維持し,低頭,高流量状況に理想的です.

タービンの主要構成要素は以下のとおりである.

• ガイド・ブレーン:制御水流量と方向,出力制御
• ランナー:水 の エネルギー を 機械 的 な 運動 に 変換 する 旋回 要素
• 抽出管:エネルギー 損失 を 最小限に 抑え て 川 下 に 水 を 放出 する 道

シンクロン発電機は,通常タービンの機械的な出力を電気エネルギーに変換する.主要構成は2つあります:

• 突起型発電機:低速タービン (Francis/Kaplan) で使用され,シンプルな構造だが,低功率要素
• 円筒型ローター発電機:高速タービン (ペルトン) と組み合わせ,より複雑な設計でより高いパワーファクタを提供

ほとんどの水力発電機は,ヘッド利用を最適化するために垂直シャフト配置の回転フィールド設計を使用し,タービンを発電機の直下に設置します.

ポンプ貯蔵水力発電所は,需要が低いときに上部貯水池に水をポンプし,ピーク期には発電する大規模な電池として機能する.

• 独立したユニット:独立したタービン と ポンプ は 性能 の 最適化 を 可能 に し て い ます が,より多くの 場所 が 必要 です
• タンドムユニット:タービン と ポンプ は 共通の シャフト を 共有 し て いる の で,性能 が 低下 し た コンパクト な システム を 作り出す
• リバーシブルポンプタービン:両モードで動作する単一の機械は,効率のトレードオフを伴うものの,最も一般的な近代的なソリューションを代表しています

水力発電所には 複雑な制御装置があります

• 総裁:荷重変化に対応してガイド・ブレーン位置を調整することによってタービン速度を維持
• 自動電圧調節器 (AVR):刺激電流を調節して発電機の出力を安定させる

水力学,機械工学,電気システムを組み合わせた 分野間技術として水力発電は,電力網の信頼性を維持しながら,エネルギー需要の増大に対応するために進化し続けています..