Jak snadno pochopit přeměny výkonů?

[Zbyněk Novák]

Chci vědět jestli sem to správně pochopil a nebo su uplně mimo


Korytem řeky teče voda, která má určitý průtok, jenž je dán rychlosti proudu a průřezem vodního toku. Do koryta umístíme lopatkovou turbinu. Čím větší ponořenou plochu v korytě pokrývají lopatky turbíny, tím víc získáme energie. A to tak, že tekoucí voda naráží na lopatky, tím se začne turbína otáčet (je na hřídeli). Na turbíně tak dostaneme dvě hodnoty úhlovou rychlost a otáčivý moment. Tyto dvě veličiny můžeme snadno pomocí převodu (ozubena kola apod.) měnit, ale jejich součin je vždy stejný - jedná se o mechanický výkon. Turbína je pevně spojena s hřídelí, která ale je umístěna v ložiskách, jenž mají určitý třecí odpor a tím o trochu zpomalují otačení turbiny, stejně tak otáčející lopatky brzdí odpor vzduchu. Na společné hřídeli je umístěn rotor generátoru, v němž jsou umístěny například permanentní magnety. Ty kolem sebe vytváří magnetické pole, které se točí společně s hřídelí. Pomocí elektromagneti cké indukce se ve vinutí statoru indukuje střídavé napětí a pokud máme generátor zatížen, tak poteče i elektrický proud. Mezi rotorem a statorem je vzduchová mezera a tak dochází ke ztrátám výkonu. Který se nám změnil z mechanickeho na elektrický a nyní ho vidíme jakou součin napětí, proudu a účíníku. Ve vinutí statoru vlivem odporu vzniká úbytek napětí stejně tak i na kartáčích a kabelech...  ,  tím se nám zmenší i výkon na výstupu generátoru. Za generátorem máme zapojený transformátor. Cívka představující primár vytváří vlivem střídavého proudu proměnné magnetické pole, které přes vzduchovou mezeru a magnetické plechy působí na sekundár, tam se indukuje napětí a pokud obvod zatížíme tak poteče i proud. Transformator má také ztráty jednak elektrické(ztraty v mědi) tak i magnetické(ztraty v železe). Ve výsledku součin napětí a proudu na sekundáru bude vlivem těchto ztrát menší než jaky byl součin napětí a proudu na primaru. Když to vynásobíme ještě účiníkem dostaneme výstupní výkon transformátoru . Napětí i proud na sekundáru můžeme libovolně měnit počtem závitů, ale jejich součin bude vždy stejný. Když na sekundár trafa připojíme například diodu (opět úbytek napětí) a za ni hned stejnosměrný motor, který má ve statoru například permanentní magnety. Rotorem začne protékat proud vytvoří kolem sebe magnetické pole, na které působí statické magnetické pole od permenentních magnetů ve statoru. To způsobí, že se rotor pootočí tak, aby obě magnetická pole byla spokojena, jenže tím že se rotor pootočil se pootočí i s ním pevně spojený komutátor, který mechanicky otočí směr proudu do rotoru to způsobí,  že se otočí i magnetické pole rotoru, které znovu pootočí rotorem, aby se magnetická pole vyrovnali..... a i s pomocí setrvačnosti je to nekonečný děj a motor se točí... (má taky ztráty ve vinutí v ložiskách, vzduchové mezeře, magnetickém obvodu apod.) Na hřídeli toho motoru dostaneme nějakou úhlovou rychlost a nějaký moment, jejichž součin je opět mechanický výkon. Čili ta stejná veličina, kterou jsme měli už na začátku, jenže vlivem ztrát je samozřejmě menší.



Pokud by to tak nějak byla pravda, tak co by se stalo, kdybych na jednu řeku těsně za sebe dal ne jednu turbínu s generátorem, ale třeba 1000 turbín a  1000 generátorů a vše by se třeba spojilo do serie (či paralerně). Sčítal by se jejich výkon? Pokud ano tak proč má každá vodní elektrárna jen jednu turbínu a jeden generátor?

[Patrik Augustin]

docela slozita uvaha.Ale hodne teoreticka.Mus ite vzit v potaz i spad toho toku.Turbina ma vuci vode nejaky odpor ktery je dany konstrukci lopatek potazmo turbiny.Musite brat v potaz odpor generatoru a silu potrebnou na rozbeh.Kaskada se da udelat ale vetsina MVE potrebuje urcity spad vodniho toku.Schanim take nejake info.Byla vydana kniha Male vodni elektrarny ale uz se snad neda nikde sehnat.Zkuste zagooglit a hledat male vodni elektrarny tam jsou principy uvedeny.Ale ten Vas pripad s 1000 turbinami fungovat asi jen tak nebude.

[Jirka Š. Svejkovský]

Teda vzal jste to hodně ze široka, přitom stačila jedna věta. Vlasně jste mě obral o tři minuty mého času úplně zbytečně  .
Na řeku si dejte turbín kolik je vám libo a hlavně, kolik vám dovolí místní podmínky, spád, vlastníci pozemků a množství protékající vody.

[Jiří Schwarz]

Asi tak, jak už psali kolegové.
Voda má nějakou energii, danou hmotností, výškovým rozdílem, rychlostí.
Otáčením lopatkami turbíny voda ztrácí energii, protože ztrácí rychlost a tu energii předává zařízení. To je jeden ze základních zákonů fyziky - zákon o zachování energie. Podle průtoku a rychlosti vody je jistá hranice kolik energie se dá tekoucí vodě "odebrat".
Jeden velký generátor je výhodnější než spousta malých, protože při spojení AC zdrojů do společné sítě musí být synchronní, jakékoliv porušení synchronizace způsobuje ztráty (generátor, který se zpožďuje za jiným se stává spotřebičem)
Pokud jde o knihu o malých vodních elektrárnách, něco jsem před léty koupil ve výprodeji v BENu, kdyby měl někdo vážný zájem, možná bych ji mohl postrádat.

[Patrik Augustin]

to Schwarz: mate presny nazev te knihy a autora?A je tam neco zajimaveho?

[zdenek2752]

Zkusím dát příklad s transformátory .  Výkon je zhruba druhá mocnina průřezu jádra. Pro trafo 100VA je tedy potřeba transformátor s průřezem 10 cm2.  Budeme-li mít transformátor s polovičním průřezem jádra =  5 cm2, Jeho výkon bude čtvrtinový, 25VA, nikoliv poloviční.
Tedy pro stejný výkon:  Čtyři transformátory s průřezy jádra po 5 cm2 budou mnohem větší než jeden s průřezem 10 cm2.
Dále: U větších transformátorů je i větší účinnost.

[dolac]

Ak vás zaujímajú malé vodné elektrárne, odporučujem pozrieť si:

http://mve.energetika.cz/

[Lubomír Jindra]

...kdybych na jednu řeku těsně za sebe dal ne jednu turbínu s generátorem, ale třeba 1000 turbín a  1000 generátorů a vše by se třeba spojilo do serie (či paralerně). Sčítal by se jejich výkon? Pokud ano tak proč má každá vodní elektrárna jen jednu turbínu a jeden generátor?

Roztomilý dotaz 

 Energie ze Slunce ohřívá povrch zeměkoule, což způsobuje odpařování vody, vodní páry pak stoupají vzhůru, kde vytvářejí mraky - termonukleární energie Slunce je tak transformována na energii potenciální (polohovou). Většina přijde nazmar když padá zpět na zemský povrch formou deště. Ve vodě která dopadne na kontinenty a především do oblasti pohoří se její menší část zachová (výškový rozdíl k hladině moře) a pokud dojde k její koncentraci v podobě řeky, vyplatí se zbytek této polohové energie transformovat na energii elektrickou.

 Takže jde o to že voda která je "nahoře" projde turbínou "dolů" a tím předá svoji energii a proto by nemohlo fungovat 1000 turbín za sebou. V praxi to vypadá tak, že výhodnější je využít větší výškový rozdíl stále pro jedinou turbínu, než stavět více turbín za sebou. Podle toho se dělí vodní elektrárny na vysokotlaké a nízkotlaké (větší a menší výškový rozdíl).

 Ještě doplním že všechny typy elektráren kromě atomových, čerpají ze sluneční energie. Atomové elektrárny čerpají z energie výbuchů zaniklých hvězd - supernov 

[Fuk Tomáš]

...tak proč má každá vodní elektrárna jen jednu turbínu a jeden generátor?

Omyl, většinou jich mají několik:
http://www.cez.cz/cs/energie-a-zivotni-prostredi/energie-z-obnovitelnych-zdroju/voda/vodni-elektrarny-cez.html 

...co by se stalo, kdybych na jednu řeku těsně za sebe dal ne jednu turbínu s generátorem, ale třeba 1000 turbín a  1000 generátorů a vše by se třeba spojilo do serie (či paralerně).

Stalo by se to, že by se voda musela přenášet v kýblech, protože by žádná neprotekla 

[Lubomír Jindra]

Omyl, většinou jich mají několik:

Ne však sériově za sebou.

[Rozmahel Vladimír]

Elektrárny řazeny do série je možné řešení, musíte mít ale dostatek průtoku a spádu, nebo zásobníky pod sebou ve formě přehrad, viz Vltavská kaskáda. Je to technický probém. Voda odevzdává energii gavitačním pohybem shora dolů.
Určité řešení by bylo po celé řece osadit vodní kola za sebou, podle šířky toku i vedle sebe. Bylo by to asi serioparalelní řazení kol, ale taky i pěkná blbost. 

[Jirka Š.]

Teda autor tohoto příspěvku má tu fyziku nějak popletenou. Zkuste dát do série stovku žárovek, jak vám budou svítit, co myslíte.....?
U těch sériových turbín si musíte dát pozor, aby se vám ta řeka nakonec nezastavila 

[Jirka Š. Svejkovský]

Žárovka a turbína není dobré srovnání.
Zkuste takovouto úvahu.
Voda koná práci pouze v případě, kdy se sníží její výška. Tudíž musí téct z kopce. Vodní elektrárna uprostřed rybníka práci nevykoná.
Pokud na jednu turbínu potřebujete rozdíl hladiny alespoň 1m, na 1000 turbín za sebou budete potřebovat 1 km. Navíc, vodorovně taková elektrárnička zabere najméně 10m prostoru.
Sežeňte řeku, s převýšením 1 km a volným prostorem 10 km podél toku a můžete začít stavět.