நீர்மின் நிலையங்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன

உலகளவில், நீர்மின் நிலையங்கள் உலகின் மின்சாரத்தில் 24 சதவீதத்தை உற்பத்தி செய்கின்றன மற்றும் 1 பில்லியனுக்கும் அதிகமான மக்களுக்கு மின்சாரத்தை வழங்குகின்றன.தேசிய புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆய்வகத்தின்படி, உலகின் நீர்மின் நிலையங்கள் மொத்தமாக 675,000 மெகாவாட்களை உற்பத்தி செய்கின்றன, இது 3.6 பில்லியன் பீப்பாய்கள் எண்ணெய்க்கு சமமான ஆற்றல்.அமெரிக்காவில் 2,000க்கும் மேற்பட்ட நீர்மின் நிலையங்கள் இயங்கி வருகின்றன, இது நாட்டின் மிகப்பெரிய புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆதாரமாக உள்ளது.
இந்த கட்டுரையில், விழும் நீர் எவ்வாறு ஆற்றலை உருவாக்குகிறது என்பதைப் பார்ப்போம், மேலும் நீர் மின்சக்திக்கு அவசியமான நீர் ஓட்டத்தை உருவாக்கும் நீர்நிலை சுழற்சியைப் பற்றி அறிந்துகொள்வோம்.உங்கள் அன்றாட வாழ்க்கையைப் பாதிக்கக்கூடிய ஒரு தனித்துவமான நீர்மின்சார பயன்பாட்டைப் பற்றிய ஒரு பார்வையையும் நீங்கள் பெறுவீர்கள்.
ஒரு நதி ஓடுவதைப் பார்க்கும்போது, ​​​​அது சுமந்து செல்லும் சக்தியை கற்பனை செய்வது கடினம்.நீங்கள் எப்போதாவது ஒயிட் வாட்டர் ராஃப்டிங் செய்திருந்தால், ஆற்றின் ஆற்றலின் ஒரு சிறிய பகுதியை நீங்கள் உணர்ந்திருப்பீர்கள்.வெள்ளை-நீர் ரேபிட்கள் ஒரு நதியாக உருவாக்கப்படுகின்றன, அதிக அளவு தண்ணீரை கீழ்நோக்கி கொண்டு செல்கின்றன, ஒரு குறுகிய பாதை வழியாக இடையூறுகள்.இந்த திறப்பு வழியாக நதி கட்டாயப்படுத்தப்படுவதால், அதன் ஓட்டம் வேகமடைகிறது.ஒரு பெரிய அளவிலான நீர் எவ்வளவு சக்தியைக் கொண்டிருக்கும் என்பதற்கு வெள்ளம் மற்றொரு எடுத்துக்காட்டு.
நீர் மின் நிலையங்கள் நீரின் ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகின்றன மற்றும் அந்த ஆற்றலை மின்சாரமாக மாற்ற எளிய இயக்கவியலைப் பயன்படுத்துகின்றன.நீர்மின் நிலையங்கள் உண்மையில் எளிமையான கருத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டவை - அணையின் வழியாக பாயும் நீர் ஒரு விசையாழியாக மாறும், இது ஒரு ஜெனரேட்டரை மாற்றுகிறது.

ஒரு வழக்கமான நீர்மின் நிலையத்தின் அடிப்படை கூறுகள் இங்கே:
அணை - பெரும்பாலான நீர்மின் நிலையங்கள் ஒரு பெரிய நீர்த்தேக்கத்தை உருவாக்கும் தண்ணீரைத் தடுத்து நிறுத்தும் அணையை நம்பியுள்ளன.பெரும்பாலும், இந்த நீர்த்தேக்கம் வாஷிங்டன் மாநிலத்தில் உள்ள கிராண்ட் கூலி அணையில் உள்ள ரூஸ்வெல்ட் ஏரி போன்ற பொழுதுபோக்கு ஏரியாக பயன்படுத்தப்படுகிறது.
உட்செலுத்துதல் - அணையின் கதவுகள் திறக்கப்பட்டு ஈர்ப்பு விசையானது பென்ஸ்டாக் மூலம் தண்ணீரை இழுக்கிறது, இது விசையாழிக்கு செல்லும் குழாய்.இந்த குழாய் வழியாக தண்ணீர் பாயும் போது அழுத்தம் அதிகரிக்கிறது.
விசையாழி - நீர் ஒரு விசையாழியின் பெரிய கத்திகளைத் தாக்கி, அதன் மேல் ஒரு ஜெனரேட்டருடன் ஒரு தண்டு மூலம் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.நீர்மின் நிலையங்களுக்கு மிகவும் பொதுவான வகை விசையாழி பிரான்சிஸ் டர்பைன் ஆகும், இது வளைந்த கத்திகளுடன் ஒரு பெரிய வட்டு போல் தெரிகிறது.நீர் மற்றும் ஆற்றல் கல்விக்கான அறக்கட்டளையின் (FWEE) படி, ஒரு விசையாழி 172 டன் எடையும், நிமிடத்திற்கு 90 புரட்சிகள் (rpm) என்ற விகிதத்தில் திரும்பும்.
ஜெனரேட்டர்கள் - விசையாழி கத்திகள் திரும்பும்போது, ​​ஜெனரேட்டருக்குள் காந்தங்களின் வரிசையைத் திருப்புங்கள்.ராட்சத காந்தங்கள் கடந்த செப்பு சுருள்களை சுழற்றுகின்றன, எலக்ட்ரான்களை நகர்த்துவதன் மூலம் மாற்று மின்னோட்டத்தை (ஏசி) உருவாக்குகின்றன.(ஜெனரேட்டர் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைப் பற்றி நீங்கள் பின்னர் அறிந்து கொள்வீர்கள்.)
மின்மாற்றி - மின்மாற்றியில் உள்ள மின்மாற்றி ஏசியை எடுத்து அதை உயர் மின்னழுத்த மின்னோட்டமாக மாற்றுகிறது.
மின் இணைப்புகள் - ஒவ்வொரு மின் உற்பத்தி நிலையத்திலிருந்தும் நான்கு கம்பிகள் வருகின்றன: ஒரே நேரத்தில் உற்பத்தி செய்யப்படும் மின்சாரத்தின் மூன்று கட்டங்கள் மற்றும் மூன்றிற்கும் பொதுவான ஒரு நடுநிலை அல்லது தரை.(பவர் லைன் டிரான்ஸ்மிஷன் பற்றி மேலும் அறிய பவர் டிஸ்ட்ரிபியூஷன் கிரிட்கள் எப்படி வேலை செய்கின்றன என்பதைப் படிக்கவும்.)
வெளியேற்றம் - பயன்படுத்தப்பட்ட நீர் குழாய்கள் வழியாக கொண்டு செல்லப்படுகிறது, இது டெயில்ரேஸ்கள் எனப்படும், மேலும் ஆற்றின் கீழ்நோக்கி மீண்டும் நுழைகிறது.
நீர்த்தேக்கத்தில் உள்ள நீர் சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றலாகக் கருதப்படுகிறது.கதவுகள் திறக்கும் போது, ​​பென்ஸ்டாக் வழியாக பாயும் நீர் இயக்கத்தில் இருப்பதால் அது இயக்க ஆற்றலாக மாறுகிறது.உற்பத்தி செய்யப்படும் மின்சாரத்தின் அளவு பல காரணிகளால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.அவற்றில் இரண்டு காரணிகள் நீர் ஓட்டத்தின் அளவு மற்றும் ஹைட்ராலிக் தலையின் அளவு.தலை என்பது நீர் மேற்பரப்புக்கும் விசையாழிகளுக்கும் இடையிலான தூரத்தைக் குறிக்கிறது.தலை மற்றும் ஓட்டம் அதிகரிப்பதால், மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.தலை பொதுவாக நீர்த்தேக்கத்தில் உள்ள நீரின் அளவைப் பொறுத்தது.

மற்றொரு வகை நீர்மின் நிலையம் உள்ளது, இது உந்தப்பட்ட சேமிப்பு ஆலை என்று அழைக்கப்படுகிறது.ஒரு வழக்கமான நீர்மின் நிலையத்தில், நீர்த்தேக்கத்திலிருந்து வரும் நீர் ஆலை வழியாக பாய்கிறது, வெளியேறுகிறது மற்றும் நீரோட்டத்தில் கொண்டு செல்லப்படுகிறது.உந்தப்பட்ட சேமிப்பு ஆலை இரண்டு நீர்த்தேக்கங்களைக் கொண்டுள்ளது:
மேல் நீர்த்தேக்கம் - ஒரு வழக்கமான நீர்மின் நிலையத்தைப் போலவே, ஒரு அணையும் ஒரு நீர்த்தேக்கத்தை உருவாக்குகிறது.இந்த நீர்த்தேக்கத்தில் உள்ள நீர் மின்சாரத்தை உருவாக்க நீர்மின் நிலையம் வழியாக பாய்கிறது.
கீழ் நீர்த்தேக்கம் - நீர்மின் நிலையத்திலிருந்து வெளியேறும் நீர் மீண்டும் ஆற்றில் நுழைந்து கீழ்நோக்கிப் பாய்வதை விட கீழ்நிலை நீர்த்தேக்கத்தில் பாய்கிறது.
மீளக்கூடிய விசையாழியைப் பயன்படுத்தி, ஆலை மேல் நீர்த்தேக்கத்திற்கு தண்ணீரை மீண்டும் பம்ப் செய்ய முடியும்.இது நெரிசல் இல்லாத நேரங்களில் செய்யப்படுகிறது.முக்கியமாக, இரண்டாவது நீர்த்தேக்கம் மேல் நீர்த்தேக்கத்தை நிரப்புகிறது.மேல்நிலை நீர்த்தேக்கத் தொட்டிக்கு மீண்டும் நீரை பம்ப் செய்வதன் மூலம், உச்ச நுகர்வு காலங்களில் மின்சாரம் தயாரிக்க ஆலையில் அதிக தண்ணீர் உள்ளது.

ஜெனரேட்டர்
நீர் மின் நிலையத்தின் இதயம் ஜெனரேட்டர்.பெரும்பாலான நீர்மின் நிலையங்களில் இந்த ஜெனரேட்டர்கள் பல உள்ளன.
ஜெனரேட்டர், நீங்கள் யூகித்தபடி, மின்சாரத்தை உருவாக்குகிறது.இந்த முறையில் மின்சாரத்தை உருவாக்குவதற்கான அடிப்படை செயல்முறையானது கம்பியின் சுருள்களுக்குள் காந்தங்களின் வரிசையை சுழற்றுவதாகும்.இந்த செயல்முறை எலக்ட்ரான்களை நகர்த்துகிறது, இது மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது.
ஹூவர் அணையில் மொத்தம் 17 ஜெனரேட்டர்கள் உள்ளன, ஒவ்வொன்றும் 133 மெகாவாட் வரை உற்பத்தி செய்யக்கூடியவை.ஹூவர் அணை நீர்மின் நிலையத்தின் மொத்த கொள்ளளவு 2,074 மெகாவாட் ஆகும்.ஒவ்வொரு ஜெனரேட்டரும் சில அடிப்படை பகுதிகளால் ஆனது:
தண்டு
தூண்டுதல்
ரோட்டார்
ஸ்டேட்டர்
விசையாழி சுழலும் போது, ​​தூண்டியானது மின்னோட்டத்தை ரோட்டருக்கு அனுப்புகிறது.ரோட்டார் என்பது ஸ்டேட்டர் எனப்படும் செப்பு கம்பியின் இறுக்கமாக காயப்பட்ட சுருளுக்குள் சுழலும் பெரிய மின்காந்தங்களின் வரிசையாகும்.சுருள் மற்றும் காந்தங்களுக்கு இடையே உள்ள காந்தப்புலம் ஒரு மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது.
ஹூவர் அணையில், 16,500 ஆம்ப்ஸ் மின்னோட்டம் ஜெனரேட்டரிலிருந்து மின்மாற்றிக்கு நகர்கிறது.

நீர்மின் நிலையங்கள் இயற்கையாக நிகழும், தொடர்ச்சியான செயல்முறையைப் பயன்படுத்திக் கொள்கின்றன - இது மழை பொழிவதற்கும் ஆறுகள் உயருவதற்கும் காரணமாகும்.புற ஊதா கதிர்கள் நீர் மூலக்கூறுகளை உடைப்பதால் ஒவ்வொரு நாளும் நமது கிரகம் வளிமண்டலத்தின் மூலம் ஒரு சிறிய அளவு தண்ணீரை இழக்கிறது.ஆனால் அதே நேரத்தில், எரிமலை செயல்பாட்டின் மூலம் பூமியின் உள் பகுதியில் இருந்து புதிய நீர் வெளியேற்றப்படுகிறது.உருவாக்கப்பட்ட நீரின் அளவும் இழக்கப்படும் நீரின் அளவும் ஏறக்குறைய ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்.
எந்த நேரத்திலும், உலகின் மொத்த நீரின் அளவு பல்வேறு வடிவங்களில் இருக்கும்.இது கடல்கள், ஆறுகள் மற்றும் மழை போன்ற திரவமாக இருக்கலாம்;திடமான, பனிப்பாறைகள் போல்;அல்லது வாயு, காற்றில் உள்ள கண்ணுக்கு தெரியாத நீராவி போன்றது.காற்று நீரோட்டங்களால் கிரகத்தைச் சுற்றி நகரும்போது நீர் நிலைகளை மாற்றுகிறது.சூரியனின் வெப்பமூட்டும் செயல்பாட்டினால் காற்று நீரோட்டங்கள் உருவாகின்றன.கிரகத்தின் மற்ற பகுதிகளை விட பூமத்திய ரேகையில் சூரியன் அதிகமாக பிரகாசிப்பதால் காற்று-தற்போதைய சுழற்சிகள் உருவாக்கப்படுகின்றன.
காற்று-தற்போதைய சுழற்சிகள் பூமியின் நீர் விநியோகத்தை அதன் சொந்த சுழற்சியின் மூலம் இயக்குகிறது, இது ஹைட்ராலஜிக் சுழற்சி என்று அழைக்கப்படுகிறது.சூரியன் திரவ நீரை சூடாக்குவதால், நீர் ஆவியாகி காற்றில் ஆவியாகிறது.சூரியன் காற்றை வெப்பமாக்குகிறது, இதனால் வளிமண்டலத்தில் காற்று உயரும்.காற்று மேலே குளிர்ச்சியாக இருக்கும், அதனால் நீராவி உயரும் போது, ​​அது குளிர்ந்து, நீர்த்துளிகளாக ஒடுங்குகிறது.ஒரு பகுதியில் போதுமான நீர்த்துளிகள் குவிந்தால், நீர்த்துளிகள் மீண்டும் பூமிக்கு மழையாக விழும் அளவுக்கு கனமாகிவிடும்.
நீர் மின் நிலையங்களுக்கு நீரியல் சுழற்சி முக்கியமானது, ஏனெனில் அவை நீர் ஓட்டத்தை சார்ந்துள்ளது.ஆலைக்கு அருகில் மழை பெய்யவில்லை என்றால், மேல்நிலையில் தண்ணீர் தேங்காது.ஓடையில் தண்ணீர் தேங்காததால், நீர்மின் நிலையத்தின் வழியாக குறைந்த அளவு தண்ணீர் பாய்ந்து, குறைந்த மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.