Il generatore di una centrale idroelettrica converte l'energia meccanica contenuta nell'acqua in energia elettrica. Un generatore è costituito fondamentalmente da un rotore e da uno statore. Il rotore è anche chiamato il rotore di un generatore e lo statore è chiamato lo statore di un generatore. Quando si genera elettricità, il rotore si muove nello statore. A causa del moto rotatorio e delle interazioni elettromagnetiche generate, nello statore viene generata energia elettrica.
Si distingue tra generatori sincroni e generatori asincroni. Con un generatore sincrono, il rotore viene eccitato applicando una corrente continua. Questo crea un campo magnetico, il cosiddetto campo eccitatore. Un campo magnetico è generato nello statore anche dalla rotazione del rotore nello statore e dalle forze elettromagnetiche che agiscono su di esso. Questo si chiama campo di armatura. L'interazione del campo dell'armatura con il campo di eccitazione genera corrente elettrica. La frequenza della corrente generata dipende dalla velocità del rotore. Nei generatori sincroni, il rotore e il campo dell'armatura si muovono in modo sincrono.
Nei generatori asincroni, il movimento del rotore è asincrono rispetto al campo dell'armatura. L'offset durante il movimento di rotazione viene chiamato slittamento. Il campo dell'eccitatore cambia cambiando la corrente del rotore. Questo influenza lo slittamento del generatore. In questo modo è possibile regolare la velocità del generatore.
Sia i generatori asincroni che quelli sincroni possono essere utilizzati in una centrale idroelettrica. La modalità di funzionamento dei generatori nelle centrali idroelettriche è essenzialmente differenziata tra funzionamento del generatore, funzionamento del motore e funzionamento del variatore di fase. Queste tre modalità di funzionamento sono particolarmente importanti per le centrali ad accumulazione con pompaggio.
Nel funzionamento del generatore, il generatore produce energia elettrica che viene immessa nella rete elettrica. A questo scopo, la turbina ad acqua della centrale idroelettrica viene messa in rotazione dall'acqua motrice. Questa rotazione viene trasmessa al generatore. L'energia elettrica è generata dalle interazioni elettromagnetiche tra il campo dell'eccitatore e il campo dell'armatura.
Nel funzionamento a motore, il generatore preleva l'elettricità dalla rete elettrica per azionare una pompa. A differenza del funzionamento del generatore, il funzionamento del motore avviene con l'albero che ruota in direzione opposta. Nelle centrali di pompaggio con un set di tre blocchi, la pompa e la turbina dell'acqua si trovano sullo stesso albero. Ciò significa che nel funzionamento del motore anche la turbina ad acqua ruota. Per ridurre al minimo le perdite per attrito, l'alimentazione dell'acqua alla pompa viene interrotta e l'acqua contenuta nella pompa viene scaricata.
Nelle centrali elettriche ad accumulo pompate con un set a due blocchi, la turbina dell'acqua e la pompa non sono progettate come componenti separati, ma come una turbina per pompe. La turbina Francis, per esempio, può funzionare sia come turbina ad acqua che come pompa.
Nel funzionamento a sfasamento, il generatore di una centrale idroelettrica genera potenza reattiva induttiva. La potenza reattiva induttiva è richiesta dalle utenze della rete trifase per l'accumulo di campi magnetici. Nel funzionamento a sfasamento, il generatore preleva energia elettrica dalla rete elettrica per coprire le perdite che si verificano. La turbina dell'acqua e la pompa ruotano insieme alla potenza reattiva.
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