Усан цахилгаан станцын генераторын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд ба тэдгээрийн ажиллах зарчим
Усан цахилгаан станцууд (УЦЦС) нь байгаль орчинд ээлтэй, тогтвортой эрчим хүчний шийдэл юм. Цахилгаан үйлдвэрлэх процесст ус нь турбиныг хөдөлгөдөг гол хэрэгсэл бөгөөд энэ нь эргээд генераторыг ажиллуулж цахилгаан үүсгэдэг. Генератор нь усан цахилгаан станцын зүрх бөгөөд усны кинетик энерги нь эцсийн дүндээ ашиглах боломжтой цахилгаан энерги болж хувирдаг газар юм. Энэ нийтлэлд усан цахилгаан үүсгүүрийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон түүний хэрхэн ажилладаг талаар авч үзэх болно.
1. Статор
Статор нь цахилгаан дамжуулагч ороомог агуулсан генераторын хөдөлгөөнгүй хэсэг юм. Статор нь цахилгаан орон үүсгэх үүрэгтэй гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Үндсэндээ статор нь төмрийн цөмийг ороосон цуврал зэс утаснаас бүрдэнэ. Усан цахилгаан үүсгүүрт статорыг ихэвчлэн генераторын хүрээ дээр суурилуулсан бөгөөд ажиллах явцад хөдөлгөөнгүй хэвээр байна. Ротор эргэлдэх үед тасралтгүй өөрчлөгдөж буй соронзон орон нь статортой шууд холбогддог.
Статорын функц
Статор нь роторын үүсгэсэн соронзон орны харилцан үйлчлэлийн үндсэн тулгуур болж үйлчилдэг. Ротор хурдан эргэлдэх үед эдгээр өөрчлөгдөж буй соронзон орон нь статорын ороомогт цахилгаан гүйдэл үүсгэж, гадаад цахилгаан сүлжээнд урсдаг цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг.
2. Ротор
Ротор нь генераторын эргэлддэг хэсэг бөгөөд цахилгаан үүсгэхэд шаардлагатай өөрчлөгдөж буй соронзон орныг үүсгэдэг динамик бүрэлдэхүүн хэсэг гэж үзэж болно. Ротор нь ихэвчлэн төмөр цөмийг ороосон зэс утсаар хийсэн хүчирхэг цахилгаан соронзоноос бүрддэг. Ротор нь статорын соронзон орон дээр эргэлдэх үед тасралтгүй өөрчлөгдөж буй соронзон орон үүсгэж, статорын ороомогт цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг.
Роторын функц
Роторын үүрэг бол хөдөлж буй соронзон орон үүсгэх явдал юм. Роторын үүсгэсэн соронзон орон нь эргэлтийн дагуу тасралтгүй шилжиж, статорт цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг үүсгэдэг. Цахилгаан соронзон индукц гэж нэрлэгддэг энэ процесс нь цахилгаан генераторын ажиллагааны үндсэн зарчим юм.
3. Хөргөлтийн систем
Генераторын бас нэгэн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг бол хөргөлтийн систем юм. Генератор ажиллах үед үрэлт болон өндөр цахилгаан гүйдлийн улмаас их хэмжээний дулаан ялгаруулдаг. Үр дүнтэй хөргөлтийн системгүй бол энэ дулаан нь генераторын электрон болон механик эд ангиудыг гэмтээж, үр ашгийг бууруулж, эсвэл бүр системийн эвдрэлд хүргэж болзошгүй.
Хөргөлтийн системийн үйл ажиллагаа
Хөргөлтийн систем нь генераторын ажиллах температурыг аюулгүй, үр ашигтай түвшинд байлгадаг. Үүнийг ихэвчлэн генераторын эд ангиудын эргэн тойронд хөргөлтийн шингэн эсвэл агаарыг эргэлдүүлснээр хийдэг. Зарим хөргөлтийн аргуудад ус, тос эсвэл хөргөлтийн систем орно. Зөв хөргөлт нь генераторын урт хугацааны ашиглалтын хугацаа, өндөр үр ашгийг баталгаажуулдаг.
4. Турбин-генераторын гол
Турбин-генераторын гол нь усны турбиныг генераторын ротортой шууд холбодог механик бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Ус урсаж, турбиныг эргүүлэх үед энэ гол нь механик энергийг ротор руу шууд дамжуулдаг. Энэхүү гол нь турбинаас генератор руу жигд, үр ашигтай энерги дамжуулахын тулд маш бат бөх бөгөөд их хэмжээний механик ачааллыг тэсвэрлэх чадвартай байх ёстой.
Турбин-генераторын голын функц
Босоо амны үндсэн үүрэг нь усаар ажилладаг турбинаас генераторын ротор руу энерги дамжуулах явдал юм. Энэхүү босоо ам нь усны урсгалын хурд болон турбины загвараас хамаарч тодорхой хурдаар эргэлддэг. Хэт их чичиргээнээс урьдчилан сэргийлэх, холбогдох эд ангийн ашиглалтын хугацааг уртасгахын тулд энэхүү босоо амыг зөв тохируулах, засвар үйлчилгээ хийх нь чухал юм.
5. Хурдны хяналтын систем
Усан цахилгаан станцууд турбин болон роторын эргэлтийн оновчтой хурдыг хадгалахын тулд хурд хянах системийг ашигладаг. Эдгээр системүүд нь ихэвчлэн турбин руу чиглэсэн усны урсгалыг хянадаг гидромеханик эсвэл электрон зохицуулагчийг ашигладаг.
Хурдны хяналтын системийн функц
Энэ системийн үндсэн үүрэг нь усны урсгал эсвэл үүссэн цахилгаан ачааллын хэлбэлзлээс үл хамааран роторын хурд тогтмол хэвээр байхыг хангах явдал юм. Үүсгэсэн цахилгаан давтамж нь цахилгаан сүлжээнд шаардагдах стандартыг хангахын тулд хурдыг зөв тохируулах нь чухал бөгөөд ихэвчлэн 50 Гц эсвэл 60 Гц байдаг.
6. Хүчдэлийн зохицуулагч
Хүчдэлийн зохицуулагч нь генератороос гарах цахилгаан хүчдэлийг зохицуулахад ашигладаг төхөөрөмж юм. Энэхүү тохируулга нь хэрэглэгчдэд хүрэх цахилгаан эрчим хүчний чанар, тогтвортой байдлыг хадгалахад шаардлагатай.
Хүчдэл зохицуулагчийн функц
Хүчдэлийн зохицуулагч нь роторт нийлүүлэгдэж буй өдөөх гүйдлийн хэмжээг өөрчлөх замаар ажилладаг. Өдөөх гүйдлийг хянах замаар зохицуулагч нь роторын үүсгэсэн соронзон оронг тохируулж чаддаг бөгөөд энэ нь эргээд статорт өдөөгдсөн цахилгаан хүчдэлд нөлөөлдөг. Энэ нь цахилгаан ачаалал өөрчлөгдөх үед гаралтын хүчдэл хүссэн хязгаарт хэвээр байхыг баталгаажуулдаг.
7. Хамгаалалтын систем
Усан цахилгаан үүсгүүрт хамгаалалтын систем нь хэт их гүйдэл, хэт хүчдэл эсвэл өндөр халалт зэрэг хэвийн бус нөхцөл байдлыг илрүүлж, эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээ авах үүрэгтэй.
Хамгаалалтын системийн функц
Хамгаалалтын системд хамгаалалтын реле, хэлхээний таслуур, дохиоллын систем зэрэг төхөөрөмжүүд багтдаг. Тэдний үндсэн үүрэг бол генераторын ажиллагаанд гарсан аливаа гажигийг илрүүлж, хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх явдал юм. Жишээлбэл, хэрэв температур урьдчилан тогтоосон хязгаараас дээш гарвал хамгаалалтын систем нь цаашид эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд генераторыг унтраана.
Усан цахилгаан үүсгүүрүүд хэрхэн ажилладаг вэ
1. Усны урсгал: Энэ үйл явц нь усан сангаас турбин руу урсахаас эхэлдэг. Энэхүү урсаж буй ус нь доошоо урсахдаа кинетик энерги болж хувирдаг потенциал энергитэй байдаг.
2. Турбины эргэлт: Өндөр даралттай ус турбин руу орж, турбины ирийг эргүүлэхэд хүргэдэг. Энэхүү турбин нь уснаас турбины босоо ам руу энерги дамжуулахыг оновчтой болгох зорилготой юм.
3. Механик энерги дамжуулах: Турбины эргэлтийг турбин-генераторын голоор дамжуулан генераторын роторт дамжуулдаг.
4. Цахилгаан соронзон индукц: Ротор эргэлдэх үед статор дотор эргэлдэгч соронзон орон үүсгэдэг. Энэхүү өөрчлөгдөж буй соронзон орон нь статорын зэс утсан ороомогт цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг.
5. Хүчдэл ба давтамжийн зохицуулалт: Хүчдэлийн зохицуулагч болон хурдны зохицуулагчийн систем нь цахилгаан эрчим хүчний сүлжээний хэрэгцээнд нийцүүлэн үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчний хүчдэл ба давтамжийг тогтвортой байлгахын тулд ажилладаг.
6. Цахилгаан түгээлт: Статороос үүссэн цахилгаан гүйдлийг трансформатор руу дамжуулж, хүчдэлийг нэмэгдүүлж, дараа нь хэрэглэгчдэд зориулан үндэсний цахилгаан түгээх сүлжээнд түгээдэг.
Усан цахилгаан үүсгүүрүүд нь физик, цахилгааны инженерчлэл, орчин үеийн технологи хэрхэн нэгдэж, тогтвортой, байгаль орчинд ээлтэй эрчим хүч үйлдвэрлэж болохыг харуулсан гайхалтай жишээ юм. Энэхүү технологийг цаашид хөгжүүлэх, оновчтой болгох, ирээдүйн эрчим хүчний сорилтуудыг шийдвэрлэхийн тулд гол бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон тэдгээрийн хэрхэн ажилладагийг ойлгох нь чухал юм.
