ජනක යන්ත්රයක ප්රධාන සංරචක සහ ජල විදුලි බලාගාරයක එය ක්රියා කරන ආකාරය
ජල විදුලි බලාගාරයක් (PLTA) විදුලිය ජනනය කිරීම සඳහා ජලයේ විභවය සහ චාලක ශක්තිය භාවිතා කරයි. මෙම පද්ධතියේ වැදගත්ම අංගයක් වන්නේ විද්යුත් චුම්භක ප්රේරණයේ මූලධර්මය හරහා ටර්බයිනයක භ්රමණයෙන් යාන්ත්රික ශක්තිය විද්යුත් ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කරන යන්ත්රයක් වන උත්පාදක යන්ත්රයයි. කාර්යක්ෂම බලශක්ති පරිවර්තනය සහතික කිරීම සඳහා, ජල විදුලි උත්පාදක යන්ත්රයක් ඒකාබද්ධ ආකාරයකින් ක්රියා කරන ප්රධාන සංරචක කිහිපයකින් සමන්විත වේ. මෙම ලිපිය මෙම සංරචක සාකච්ඡා කරන අතර ජල විදුලි බලාගාරයක සන්දර්භය තුළ උත්පාදක යන්ත්රයක් ක්රියා කරන ආකාරය පැහැදිලි කරයි.
ජල විදුලි බල පද්ධතිය පිළිබඳ කෙටි දළ විශ්ලේෂණයක්
උත්පාදක කොටස ගැඹුරට යාමට පෙර, ජල විදුලි බලාගාරයක ශක්ති ප්රවාහය තේරුම් ගැනීම වැදගත්ය. ජලාශයකින් හෝ වේල්ලකින් ජලය පෙන්ස්ටොක් එකක් හරහා ටර්බයිනයකට ගලා යයි. ජලයේ පීඩනය හා ප්රවාහ අනුපාතය ටර්බයිනය භ්රමණය වීමට හේතු වේ. ටර්බයිනයේ භ්රමණය උත්පාදක යන්ත්රයට සෘජුවම සම්බන්ධ කර ඇති පතුවළකට සම්ප්රේෂණය වේ. ඉන්පසු උත්පාදක යන්ත්රය විදුලිය නිපදවන අතර, එය ට්රාන්ස්ෆෝමරයක් හරහා වෝල්ටීයතාවයෙන් වැඩි කර සම්ප්රේෂණ ජාලයට බෙදා හරිනු ලැබේ.
මෙම ලිපියේ ප්රධාන අවධානය යොමු වන්නේ යාන්ත්රික සිට විද්යුත් දක්වා, එනම් උත්පාදක යන්ත්රයේ ශක්තිය පරිවර්තනය කිරීමේ අදියරයි.
ජනක යන්ත්රවල මූලික මූලධර්ම: විද්යුත් චුම්භක ප්රේරණය
සන්නායකයක චුම්භක ප්රවාහයේ වෙනසක් විද්යුත් ගාමක බලයක් (EMF) නිපදවන බව පවසන ෆැරඩේ නියමය මත පදනම්ව උත්පාදක යන්ත්ර ක්රියාත්මක වේ. උත්පාදක යන්ත්රයක, චුම්භක ප්රවාහයේ මෙම වෙනස චුම්භක ක්ෂේත්රය සහ සන්නායක දඟර අතර සාපේක්ෂ චලිතය මගින් නිර්මාණය වේ. භ්රමකය භ්රමණය වන විට, චුම්භක ක්ෂේත්රය ස්ටේටර් දඟරවලට සාපේක්ෂව භ්රමණය වන අතර, දඟර හරහා වෝල්ටීයතාවයක් නිර්මාණය වේ. මෙම වෝල්ටීයතාවය බරක් හෝ ජාල පද්ධතියකට සම්බන්ධ වූ විට විද්යුත් ධාරාවක් නිපදවයි.
ජල විදුලි බලාගාරවල බහුලව භාවිතා වන උත්පාදක යන්ත්රය වන්නේ අදියර තුනක සමමුහුර්ත උත්පාදක යන්ත්රයකි, මන්ද එය විශාල, ස්ථාවර බලයක් සහ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් සඳහා සුදුසු බැවිනි.
ජල විදුලි බලාගාරවල ජනක යන්ත්රවල ප්රධාන සංරචක
1. ස්ටේටරය (ස්ථාවර කොටස)
ස්ටේටරය යනු උත්පාදකයේ භ්රමණය නොවන කොටසයි. ප්රධාන ප්රේරිත වෝල්ටීයතාවය ජනනය වන්නේ මෙහිදීය. ස්ටේටරය සමන්විත වන්නේ:
– ස්ටේටර් රාමුව: අභ්යන්තර සංරචක සඳහා ආධාරක වන යාන්ත්රික ව්යුහයකි.
– ස්ටේටර් හරය: සුළි ධාරා පාඩු අවම කිරීම සඳහා සිලිකන් වානේ ලැමිනේෂන් වලින් සමන්විත වේ.ලැමිනේෂන් යනු සුළි ධාරා මාර්ගය බිඳ දැමීම සඳහා ගොඩගැසූ තුනී තහඩු වේ.
– ස්ටේටර් වංගු කිරීම: ස්ටේටර් හරයේ කට්ටවල තබා ඇති සන්නායක වයර් (සාමාන්යයෙන් තඹ) දඟරයක්. මෙම දඟරය සාමාන්යයෙන් නිර්මාණය කර ඇත්තේ තෙකලා ප්රතිදානය නිපදවීමටය.
ප්රේරිත වෝල්ටීයතාවය එහි දඟරයේ දිස්වන නිසා, ස්ටේටරය විද්යුත් ශක්තිය පිටවීම සඳහා "ස්ථානයක්" ලෙස ක්රියා කරයි.
2. භ්රමකය (භ්රමණය වන කොටස)
රොටර් යනු ටර්බයින් පතුවළ සමඟ භ්රමණය වන උත්පාදක යන්ත්රයේ කොටසයි. සමමුහුර්ත ජල විදුලි උත්පාදක යන්ත්රයක, රොටර් ප්රධාන චුම්භක ක්ෂේත්රය නිපදවයි. පොදු රොටර් වර්ග දෙකක් තිබේ:
– කැපී පෙනෙන ධ්රැව භ්රමකය: ජල විදුලි බලාගාරවල බහුලව දක්නට ලැබෙන්නේ ජල ටර්බයින සාමාන්යයෙන් සාපේක්ෂව අඩු වේගයකින් භ්රමණය වන බැවිනි. මෙම වර්ගයේ භ්රමකයේ චුම්භක ධ්රැව නෙරා ඇති අතර, බහු ධ්රැව සඳහා සුදුසු වන අතර, අඩු වේගයකින් අපේක්ෂිත සංඛ්යාතය සඳහා ඉඩ සලසයි.
– සිලින්ඩරාකාර භ්රමකය (නොගැලපෙන): අධිවේගී තාප ජනක යන්ත්රවල බහුලව දක්නට ලැබෙන නමුත්, ඇතැම් තත්වයන් යටතේද භාවිතා කළ හැක.
චුම්භක ක්ෂේත්රයක් ජනනය කිරීම සඳහා DC ධාරාවක් සපයන ක්ෂේත්ර වංගු කිරීමකින් ද රොටරය සමන්විත වේ.
3. උද්දීපන පද්ධතිය
රොටර් චුම්භක ක්ෂේත්රයක් නිපදවීමට නම්, උත්පාදක යන්ත්රයට රොටර් දඟර වලට DC ධාරාව සපයන උද්දීපන පද්ධතියක් අවශ්ය වේ. උද්දීපන පද්ධතිය ඉතා වැදගත් වන්නේ එය තීරණය කරන බැවිනි:
– උත්පාදක ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාවයේ ප්රමාණය,
– ප්රතික්රියාශීලී බලය සැපයීමට හෝ අවශෝෂණය කිරීමට උත්පාදක යන්ත්රයට ඇති හැකියාව (VAR),
- බර වෙනස් වන විට මෙහෙයුම් ස්ථායිතාව.
පොදු උද්දීපන වර්ග:
– බුරුසු රහිත උත්තේජකය: වඩාත් විශ්වාසදායක, අඩු නඩත්තු, නවීන ජල විදුලි බලාගාරවල බහුලව භාවිතා වේ.
– බුරුසුව සමඟ උද්දීපකය (බුරුසුව/ස්ලිප් මුද්ද): සරල නමුත් ස්පර්ශක සංරචක අතුල්ලන නිසා නඩත්තු කිරීම අවශ්ය වේ.
ඊට අමතරව, වෝල්ටීයතාවය ස්ථාවරව තබා ගැනීම සඳහා උද්දීපනය සාමාන්යයෙන් AVR (ස්වයංක්රීය වෝල්ටීයතා නියාමකය) මගින් පාලනය වේ.
4. පතුවළ සහ ක්ලච්
පතුවළ යනු ටර්බයිනය සහ උත්පාදක රෝටර් අතර යාන්ත්රික සම්බන්ධතාවයයි. මහා පරිමාණ ජල විදුලි බලාගාරවල, පතුවළට තිබිය යුත්තේ:
- ඉහළ ආතති ශක්තිය,
- කම්පනයට ප්රතිරෝධය,
- අධික ඇඳීම් වළක්වා ගැනීම සඳහා හොඳ පෙළගැස්මේ නිරවද්යතාවය.
(භාවිතා කරන්නේ නම්) සම්බන්ධ කිරීම ටර්බයිනය සහ උත්පාදක යන්ත්රය සම්බන්ධ කිරීමට උපකාරී වන අතර කම්පන හෝ සුළු නොගැලපීම් වල බලපෑම් අඩු කරයි.
5. ෙබයාරිං
භ්රමකයේ ඉහළ භ්රමණ වේගය සඳහා පතුවළ ස්ථායිතාව පවත්වා ගැනීමට සහ ඝර්ෂණය අවම කිරීමට බෙයාරිං පද්ධතියක් අවශ්ය වේ. ප්රධාන බෙයාරිං වර්ග දෙකක් තිබේ:
– මාර්ගෝපදේශක රඳවනය: පතුවළ පිහිටීම කෙළින් තබා ගන්නා අතර පැත්තට මාරු නොවේ.
– තෙරපුම් රඳවනය: ටර්බයිනය මත ජලයේ බලය සහ රොටරයේ බර නිසා පැන නගින අක්ෂීය බලයට (තල්ලු කිරීමට) ප්රතිරෝධය දක්වයි.
අධික උනුසුම් වීම වැළැක්වීම සඳහා බෙයාරින් ලිහිසිකරණය (තෙල් ලිහිසිකරණය) සහ සිසිලන පද්ධති සාමාන්යයෙන් ඒකාබද්ධ කර ඇත.
6. උත්පාදක සිසිලන පද්ධතිය
ජල විදුලි ජනක යන්ත්ර ඉහළ බල ප්රතිදානයකින් ක්රියාත්මක වන අතර, විද්යුත් හා යාන්ත්රික පාඩු වලින් තාපය ජනනය කරයි. දඟර පරිවරණය පවත්වා ගැනීමට සහ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් පවත්වා ගැනීමට, සිසිලනය අවශ්ය වේ, උදාහරණයක් ලෙස:
- අභ්යන්තර විදුලි පංකාවක් සමඟ වායු සිසිලනය,
- තාපන හුවමාරුකාරකයේ ජල සිසිලනය,
- ඇතැම් ඒකකවල, ධාරිතාව අනුව වඩාත් සංකීර්ණ සිසිලන පද්ධතියක් භාවිතා කළ හැකිය.
හොඳ සිසිලනය ස්ටේටරයේ සහ රොටර් පරිවාරකයේ ආයු කාලය දීර්ඝ කරයි.
7. හුදකලා කිරීම සහ ආරක්ෂණ පද්ධතිය
ස්ටටෝර සහ රොටර් දඟරවලට ඉහළ වෝල්ටීයතා, උෂ්ණත්වයන් සහ ආර්ද්රතාවයට ඔරොත්තු දිය හැකි ශක්තිමත් පරිවාරක පද්ධතියක් තිබිය යුතුය. තවද, උත්පාදක යන්ත්රය හානි වැළැක්වීම සඳහා ආරක්ෂණ පියවරයන්ගෙන් සමන්විත වේ, එනම්:
- කෙටි පරිපථ සහ අධි ධාරා ආරක්ෂාව,
- වංගු කිරීමේ උෂ්ණත්ව ආරක්ෂාව,
- කම්පන ආරක්ෂාව,
- භූමි දෝෂ ආරක්ෂාව,
- උද්දීපන ආරක්ෂාව නැතිවීම.
මෙම පද්ධති සාමාන්යයෙන් පාලක පැනල සහ SCADA පද්ධති සමඟ සම්බන්ධ වේ.
8. ප්රතිදාන පර්යන්ත සහ ස්ටෙප්-අප් ට්රාන්ස්ෆෝමර් (අදාළ අංශය)
සාමාන්යයෙන් උත්පාදක ප්රතිදානය මධ්යම වෝල්ටීයතාවයකින් යුක්ත වේ (උදා: සැලසුම අනුව 6–20 kV). සම්ප්රේෂණ පාඩු අවම කිරීම සඳහා විදුලිය ස්ටෙප්-අප් ට්රාන්ස්ෆෝමරයකට ලබා දී එය සම්ප්රේෂණ වෝල්ටීයතාවයකට (උදා: 70 kV, 150 kV, 275 kV, හෝ ඊට වැඩි) වැඩි කරයි.
ට්රාන්ස්ෆෝමරය උත්පාදක යන්ත්රයේ අභ්යන්තර අංගයක් නොවුනත්, එය ජල විදුලි බෙදාහැරීමේ දාමයේ වැදගත් කොටසකි.
ජල විදුලි බලාගාරවල ජනක යන්ත්ර ක්රියා කරන ආකාරය: ක්රියාවලි අනුපිළිවෙල
1. පීඩන ජලය ටර්බයිනය කරකවයි
ටර්බයින් පතුවළ භ්රමණය ආකාරයෙන් ජල ශක්තිය යාන්ත්රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ.
2. ටර්බයින් පතුවළ උත්පාදක භ්රමකය භ්රමණය කරයි.
චුම්භක ක්ෂේත්රයක් ඇති රෝටරය නිශ්චිත වේගයකින් භ්රමණය වේ. මෙම වේගය පද්ධති සංඛ්යාතයට ගැලපෙන පරිදි පාලනය වේ (ඉන්දුනීසියාවේ 50 Hz).
3. රොටර් චුම්බක ක්ෂේත්රය ස්ටටෝටර් දඟර "කපා" දමයි.
රොටරය භ්රමණය වන විට, ස්ටේටර් දඟරවල පිහිටීමට සාපේක්ෂව චුම්භක ප්රවාහය වෙනස් වේ. ස්ටේටර් එතුම් වල ප්රේරිත වෝල්ටීයතාවය දිස්වන්නේ මෙහිදීය.
4. ස්ටටෝටර් පර්යන්තවල තෙකලා වෝල්ටීයතාවය දිස්වේ.
ස්ටටෝටර් දඟරය අංශක 120 ක විදුලි මාරුවක් සහිත තෙකලා ලෙස නිර්මාණය කර ඇති නිසා, උත්පාදක ප්රතිදානය විශාල බරක් සඳහා ස්ථාවර තෙකලා AC පද්ධතියකි.
5. වෝල්ටීයතාවය පවත්වා ගැනීම සඳහා AVR උද්දීපනය නියාමනය කරයි.
භාරය උච්චාවචනය වන විට, AVR මඟින් ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාවය පද්ධති ප්රමිතිය තුළ තබා ගැනීම සඳහා රොටර් උද්දීපන ධාරාව වෙනස් කරයි.
6. විදුලි බලය ට්රාන්ස්ෆෝමරයට සහ ජාලයට බෙදා හරිනු ලැබේ
උත්පාදක ප්රතිදානය ස්ටෙප්-අප් ට්රාන්ස්ෆෝමරයකට ඇතුළු වී, පසුව සම්ප්රේෂණ සහ බෙදාහැරීමේ ජාලය හරහා පාරිභෝගිකයින් වෙත යවනු ලැබේ.
වසා දැමීම
ජල විදුලි උත්පාදකයක් යනු විද්යුත් චුම්භක ප්රේරණය හරහා ටර්බයිනයේ සිට යාන්ත්රික ශක්තිය විද්යුත් ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කරන ප්රධාන උපාංගයකි. එහි ප්රධාන සංරචක අතර ස්ටේටරයක්, රොටරයක්, උද්දීපන පද්ධතියක්, පතුවළක්, ෙබයාරිං, සිසිලනය, පරිවරණය සහ ආරක්ෂණ උපාංග ඇතුළත් වේ. ජාලයට සම්ප්රේෂණය සඳහා ස්ථාවර, කාර්යක්ෂම සහ ආරක්ෂිත තෙකලා විදුලිය නිපදවීමට මෙම සියලු සංරචක එකට ක්රියා කරයි. ජල විදුලි උත්පාදක යන්ත්රයක සංරචක සහ ක්රියාකාරිත්වය අවබෝධ කර ගැනීමෙන්, ජල විදුලි බලාගාරයක සාර්ථක ක්රියාකාරිත්වය රඳා පවතින්නේ ජලය ලබා ගැනීම මත පමණක් නොව, උත්පාදක යන්ත්රය තුළ ඇති සංකීර්ණ විද්යුත් යාන්ත්රික පද්ධතියේ විශ්වසනීයත්වය මත බව අපට දැකගත හැකිය.
