水电站的发电原理

水力发电的基本原理是利用水位落差 ，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。科学家们以此水位落差的天然条件，有效的利用流力工程及机械物理等，精心搭配以达到最高的发电量，供人们使用廉价又无污染的电力。

水电站发电原理

水电——电网的守护者

水力发电是如何产生的？

水力发电实际上是如何产生的呢？来自水的能量如何最终为您家中的灯供电？

能量是由古希腊农民用来磨碎谷物的相同原理产生的：流动的水旋转轮子或涡轮机。

由于水是水力发电的来源，水力发电厂总是位于水源附近。

水力涡轮机

弗朗西斯水轮机

在发电厂内部，有不同类型的涡轮机，但今天，我们将研究称为弗朗西斯涡轮机或友好弗朗西斯涡轮机的涡轮机。由于控制不那么复杂，零件和变量较少，因此取了友好的昵称。让我们开始吧……

让我们首先解释对水坝的需求：水坝提高水位并控制其流量。

由大坝造成的进水和排放水位之间的高差称为水头。

除了不太常见的导流涡轮机（依靠水的自然流动来产生运动）外，水力涡轮机通常建在较低的高度。

弗朗西斯涡轮机需要低水头和中水头。这意味着与其他涡轮机头部要求所需的坝相比，该坝更小。

水流过大坝内称为压力管的大管道，并转动称为涡轮机的大轮子。高压流过压力管道。

在水库和压力管道之间，有一个闸门，称为Head Gate或 Intake Gate。

当打开时，它允许水从蓄水池流到涡轮机。

现在水终于到达了涡轮机，让我们更深入地了解一下弗朗西斯涡轮机的实际外观，以及它是如何旋转的。

水从压力管道流入涡旋箱或螺旋外壳，这是一个螺旋形的入口，引导水从压力管道流到非常重要的闸门。

水力发电控制

闸门是围绕整个涡轮转轮的一系列闸门。它们可以被控制从完全关闭，不允许任何水进入涡轮机，直到完全打开，允许在涡轮机内部充分流动。当水进入转轮时，涡轮机旋转。进水越多，涡轮机旋转得越快。

打开和关闭的方式是通过伺服电机控制。换档环有连接到门本身和中心盘的连杆，因此，当伺服电机来回移动时，门完全打开和完全关闭。

闸门是州长控制涡轮机速度的方式！

然后涡轮机转动连接的轴，使您的发电机旋转，以产生电力。然后，电力通过电力线一直传输到您的家……并为您提供光！

卡普兰涡轮机

除了友好的弗朗西斯之外，我们还有另外两种类型的涡轮机，卡普兰涡轮机和佩尔顿涡轮机。

卡普兰涡轮机不仅有闸门，还有叶片！

佩尔顿涡轮机

佩尔顿涡轮机就像希腊农民的车轮一样在空气中旋转。

水力发电厂有趣的事实

最后，这里有一些关于水电站的有趣事实：

– 中国的三峡大坝是目前世界上最大的水力发电站，也是有史以来最大的发电体，达 22.5 吉瓦！为了建造大坝，大量的水被移动和重新定位，这种重量的转移实际上减缓了地球的自转！

– 伊泰普大坝位于巴西、巴拉圭和阿根廷的边界，其装机容量为 14 吉瓦。虽然位于三个分裂国家的边界，但该电厂仅向巴西和巴拉圭供电。

– 华盛顿州哥伦比亚河上的 Grand Coulee 大坝旨在提供灌溉和水力发电。Grand Coulee 的容量为 6.809 GW，是美国最大的发电站。

概括

现在您对水电有了很好的了解，让我们总结一下我们讨论过的内容：

– 尽管水电仅占美国能源的 7% 左右，但它对电网稳定性极为重要

– 我们了解了弗朗西斯涡轮机的工作原理：

水流过大坝内的压力管道，转动涡轮机，使发电机旋转，将流水的能量转化为电能。

– 另外两种类型的涡轮机是 Kaplan 和 Pelton。

– 中国的三峡大坝是世界上最大的大坝，达 22.5 吉瓦。