Prif Gydrannau Generadur a Sut Mae'n Gweithio mewn Gorsaf Bŵer Trydan Dŵr
Mae gorsaf bŵer trydan dŵr (PLTA) yn defnyddio ynni potensial a chinetig dŵr i gynhyrchu trydan. Un o'r cydrannau pwysicaf yn y system hon yw'r generadur, peiriant sy'n trosi ynni mecanyddol o gylchdro tyrbin yn ynni trydanol trwy egwyddor anwythiad electromagnetig. Er mwyn sicrhau trosi ynni effeithlon, mae generadur trydan dŵr yn cynnwys sawl cydran allweddol sy'n gweithio mewn modd integredig. Mae'r erthygl hon yn trafod y cydrannau hyn ac yn egluro sut mae generadur yn gweithio yng nghyd-destun gorsaf bŵer trydan dŵr.
Trosolwg Byr o System Ynni Dŵr-electrig
Cyn ymchwilio i'r rhan generadur, mae'n bwysig deall llif yr ynni mewn gorsaf bŵer trydan dŵr. Mae dŵr o gronfa ddŵr neu argae yn llifo trwy bibell ddŵr i dyrbin. Mae pwysau a chyfradd llif y dŵr yn achosi i'r tyrbin gylchdroi. Mae cylchdro'r tyrbin yn cael ei drosglwyddo i siafft sydd wedi'i chysylltu'n uniongyrchol â'r generadur. Yna mae'r generadur yn cynhyrchu trydan, sydd wedyn yn cael ei gynyddu mewn foltedd trwy drawsnewidydd a'i ddosbarthu i'r rhwydwaith trosglwyddo.
Prif ffocws yr erthygl hon yw cam trosi ynni o fecanyddol i drydanol, sef yn y generadur.
Egwyddorion Sylfaenol Generaduron: Anwythiad Electromagnetig
Mae generaduron yn gweithredu yn seiliedig ar Gyfraith Faraday, sy'n nodi bod newid mewn fflwcs magnetig mewn dargludydd yn cynhyrchu grym electromotif (EMF). Mewn generadur, mae'r newid hwn mewn fflwcs magnetig yn cael ei greu gan y symudiad cymharol rhwng y maes magnetig a choiliau'r dargludydd. Wrth i'r rotor gylchdroi, mae'r maes magnetig yn cylchdroi o'i gymharu â choiliau'r stator, gan greu foltedd ar draws y coiliau. Yna mae'r foltedd hwn yn cynhyrchu cerrynt trydan pan gaiff ei gysylltu â llwyth neu system rwydwaith.
Mewn gorsafoedd pŵer trydan dŵr, y generadur a ddefnyddir yn gyffredin yw generadur cydamserol tair cam oherwydd ei fod yn addas ar gyfer pŵer mawr, sefydlog ac effeithlonrwydd uchel.
Prif Gydrannau Generaduron mewn Gorsafoedd Pŵer Trydan Dŵr
1. Stator (Rhan Sefydlog)
Y stator yw rhan angylchdroi'r generadur. Dyma lle mae'r prif foltedd ysgogedig yn cael ei gynhyrchu. Mae'r stator yn cynnwys:
– Ffrâm stator: strwythur mecanyddol sy'n cynnal y cydrannau mewnol.
– Craidd y stator: wedi'i wneud o lamineiddiadau dur silicon i leihau colledion cerrynt troellog. Dalennau tenau wedi'u pentyrru i dorri llwybr y cerrynt troellog yw'r lamineiddiadau.
– Dirwyniad stator: coil o wifren ddargludydd (copr fel arfer) wedi'i osod yn slotiau craidd y stator. Fel arfer mae'r coil hwn wedi'i gynllunio i gynhyrchu allbwn tair cam.
Mae'r stator yn gweithredu fel "lle" i ynni trydanol adael, oherwydd bod y foltedd ysgogedig yn ymddangos yn ei goil.
2. Rotor (Rhan Cylchdroi)
Y rotor yw'r rhan o'r generadur sy'n cylchdroi gyda siafft y tyrbin. Mewn generadur trydan dŵr cydamserol, y rotor sy'n cynhyrchu'r prif faes magnetig. Mae dau fath cyffredin o rotorau:
– Rotor polyn amlwg: cyffredin mewn gorsafoedd pŵer trydan dŵr oherwydd bod tyrbinau hydro fel arfer yn cylchdroi ar gyflymderau cymharol isel. Mae gan y math hwn o rotor bolion magnetig sy'n ymwthio allan, sy'n addas ar gyfer sawl polyn, gan ganiatáu ar gyfer yr amledd a ddymunir ar gyflymderau isel.
– Rotor silindrog (heb fod yn amlygiadol): yn fwy cyffredin mewn generaduron thermol cyflym, ond gellir ei ddefnyddio hefyd o dan rai amodau.
Mae'r rotor hefyd wedi'i gyfarparu â dirwyn maes sy'n cael ei gyflenwi â cherrynt DC i gynhyrchu maes magnetig.
3. System Gyffroi
Er mwyn i'r rotor gynhyrchu maes magnetig, mae angen system gyffroi ar y generadur sy'n cyflenwi cerrynt DC i goiliau'r rotor. Mae'r system gyffroi yn hanfodol oherwydd ei bod yn pennu:
– maint foltedd allbwn y generadur,
– gallu’r generadur i gyflenwi neu amsugno pŵer adweithiol (VAR),
– sefydlogrwydd gweithredol pan fydd y llwyth yn newid.
Mathau cyffredin o gyffro:
– Cyffrowr di-frwsh: mwy dibynadwy, cynnal a chadw isel, a ddefnyddir yn helaeth mewn gorsafoedd pŵer trydan dŵr modern.
– Cyffrowr gyda brwsh (brwsh/cylch llithro): yn symlach ond mae angen cynnal a chadw arno oherwydd bod y cydrannau cyswllt yn rhwbio.
Yn ogystal, mae cyffroi fel arfer yn cael ei reoli gan AVR (Rheolydd Foltedd Awtomatig) i gadw'r foltedd yn sefydlog.
4. Siafft a Chlytsh
Y siafft yw'r cysylltiad mecanyddol rhwng y tyrbin a rotor y generadur. Mewn gorsafoedd pŵer dŵr ar raddfa fawr, rhaid i'r siafft gynnwys:
– cryfder uchel yn erbyn troelli,
– ymwrthedd i ddirgryniad,
– cywirdeb aliniad da i osgoi gwisgo gormodol.
Mae'r cyplu (os caiff ei ddefnyddio) yn helpu i gysylltu'r tyrbin a'r generadur, ac yn lleihau effeithiau dirgryniadau neu gamliniadau bach.
5. Berynnau
Mae cyflymder cylchdro uchel y rotor yn gofyn am system dwyn i gynnal sefydlogrwydd y siafft a lleihau ffrithiant. Mae dau brif fath o dwyn:
– Beryn canllaw: yn cadw safle'r siafft yn syth ac nid yw'n symud i'r ochr.
– Beryn gwthiad: yn gwrthsefyll y grym echelinol (gwthiad) sy'n codi oherwydd grym y dŵr ar y tyrbin a phwysau'r rotor.
Fel arfer mae'r systemau iro berynnau (iro olew) ac oeri wedi'u hintegreiddio i atal gorboethi.
6. System Oeri Generadur
Mae generaduron trydan dŵr yn gweithredu ar allbwn pŵer uchel, gan gynhyrchu gwres o golledion trydanol a mecanyddol. Er mwyn cynnal inswleiddio coil a chynnal effeithlonrwydd uchel, mae angen oeri, er enghraifft:
– oeri aer gyda ffan fewnol,
– oeri dŵr yn y cyfnewidydd gwres,
– ar rai unedau, gellir defnyddio system oeri fwy cymhleth yn ôl y capasiti.
Mae oeri da yn ymestyn oes inswleiddio'r stator a'r rotor.
7. System Ynysu ac Amddiffyn
Rhaid i goiliau'r stator a'r rotor fod â system inswleiddio gref a all wrthsefyll folteddau, tymereddau a lleithder uchel. Ar ben hynny, mae'r generadur wedi'i gyfarparu â mesurau amddiffyn i atal difrod, megis:
– amddiffyniad cylched fer a gor-gerrynt,
– amddiffyniad tymheredd y dirwyn i ben,
– amddiffyniad rhag dirgryniad,
– amddiffyniad rhag namau daear,
– colli amddiffyniad cyffroi.
Mae'r systemau hyn fel arfer wedi'u cysylltu â phaneli rheoli a systemau SCADA.
8. Terfynellau Allbwn a Thrawsnewidydd Camu i Fyny (Rhannau Cysylltiedig)
Mae allbwn y generadur fel arfer ar foltedd canolig (e.e., 6–20 kV, yn dibynnu ar y dyluniad). Yna caiff y trydan ei fwydo i drawsnewidydd camu i fyny i'w gynyddu i foltedd trosglwyddo (e.e., 70 kV, 150 kV, 275 kV, neu uwch), i leihau colledion trosglwyddo.
Er nad yw'r trawsnewidydd yn gydran fewnol o'r generadur, mae'n rhan bwysig o gadwyn ddosbarthu ynni dŵr.
Sut Mae Generaduron yn Gweithio mewn Gorsafoedd Pŵer Trydan Dŵr: Dilyniant Proses
1. Mae dŵr dan bwysau yn cylchdroi'r tyrbin
Mae ynni dŵr yn cael ei drawsnewid yn ynni mecanyddol ar ffurf cylchdroi siafft y tyrbin.
2. Mae siafft y tyrbin yn cylchdroi rotor y generadur.
Mae'r rotor, sydd â maes magnetig, yn cylchdroi ar gyflymder penodol. Rheolir y cyflymder hwn i gyd-fynd ag amledd y system (50 Hz yn Indonesia).
3. Mae maes magnetig y rotor yn “torri” coiliau’r stator
Wrth i'r rotor gylchdroi, mae'r fflwcs magnetig yn newid o'i gymharu â safle coiliau'r stator. Dyma lle mae'r foltedd ysgogedig yn ymddangos yn weindio'r stator.
4. Mae foltedd tair cam yn ymddangos wrth derfynellau'r stator.
Gan fod y coil stator wedi'i gynllunio fel un tair cam gyda sifft trydanol o 120 gradd, mae allbwn y generadur yn system AC tair cam sefydlog ar gyfer llwythi mawr.
5. Mae AVR yn rheoleiddio'r cyffro i gynnal y foltedd
Wrth i'r llwyth amrywio, mae'r AVR yn newid cerrynt cyffroi'r rotor i gadw'r foltedd allbwn o fewn safon y system.
6. Mae pŵer trydanol yn cael ei ddosbarthu i'r trawsnewidydd a'r rhwydwaith
Mae allbwn y generadur yn mynd i mewn i drawsnewidydd camu i fyny, yna'n cael ei anfon trwy'r rhwydwaith trosglwyddo a dosbarthu i ddefnyddwyr.
Cau
Mae generadur trydan dŵr yn ddyfais allweddol sy'n trosi ynni mecanyddol o'r tyrbin yn ynni trydanol trwy anwythiad electromagnetig. Mae ei brif gydrannau'n cynnwys stator, rotor, system gyffroi, siafft, berynnau, dyfeisiau oeri, inswleiddio a diogelu. Mae'r holl gydrannau hyn yn gweithio gyda'i gilydd i gynhyrchu trydan tair cam sefydlog, effeithlon a diogel i'w drosglwyddo i'r grid. Drwy ddeall cydrannau a gweithrediadau generadur trydan dŵr, gallwn weld bod gweithrediad llwyddiannus gorsaf bŵer trydan dŵr yn dibynnu nid yn unig ar argaeledd dŵr ond hefyd ar ddibynadwyedd y system electromecanyddol gymhleth o fewn y generadur.
