Hoe genereer windturbines elektrisiteit sonder 'n eksterne kragbron?

Sonder 'n buitekragbron kan 'n windtuin elektrisiteit op die volgende maniere genereer:

I. Prinsipe van wind-aangedrewe operasie

Omskakeling van windenergie na meganiese energie

Die blare van 'n windtuin is in 'n spesifieke vorm ontwerp. Wanneer die wind oor die blare blaas, word, as gevolg van die spesiale vorm van die blare en aerodynamika-prinsipes, die kinese-energie van die wind omskakel na die draaimeganiese energie van die blare.

Byvoorbeeld, die blare van 'n groot windtuin is gewoonlik tientalle meters lank en het 'n vorm soortgelyk aan 'n vliegtuigvlerk. Wanneer die wind met 'n sekere spoed oor die blare blaas, verskil die lugstroomspoed bo en onder die blare, wat 'n drukverskil skep en die blare laat roteer.

Oordrag van meganiese energie deur die oordragsisteme

Die rotasie van die blare word deur die oordragsisteme oorgedra aan die rotor van die generator. Die oordragsisteme sluit gewoonlik komponente in soos 'n versnellingsbak en 'n oordragsas. Sy funksie is om die laespoed, hoë-torsie rotasie van die blare om te skakel na die hoëspoed, lae-torsie rotasie wat deur die generator vereis word.

Byvoorbeeld, in sommige windtuine kan die versnellingsbak die rotasiespoed van die blare met tientalle of selfs honderde keer verhoog om aan die spoedvereistes van die generator te voldoen.

II. Werkprinsipe van die generator

Elektrisiteitsopwekking deur elektromagnetiese induksie

Windtuine gebruik gewoonlik asinkrone of sinkrone generators. Sonder 'n buitekragbron roteer die rotor van die generator onder die drywing van die blare, sny die magnetiese veld in die statorwinding en genereer hierdeur 'n geïnduseerde elektromotoriese krag.

Volgens die wet van elektromagnetiese induksie, wanneer 'n geleider in 'n magneetveld beweeg, word 'n geïnduseerde elektromotoriese krag aan die twee einde van die geleider gegenereer. In 'n windtuin is die rotor van die generator gelykstaande aan 'n geleider, en die magneetveld in die statorwinding word gegenereer deur permanente magneete of opwindingwindings.

Byvoorbeeld, die rotor van 'n asinkroon-generator is 'n eekhoringkas-struktuur. Wanneer die rotor in die magneetveld roteer, sny die geleiders in die rotor die magneetveld en genereer 'n geïnduseerde stroom. Hierdie geïnduseerde stroom genereer op sy beurt 'n magneetveld in die rotor, wat interakteer met die magneetveld in die statorwinding, waardoor die rotor voortgaan om te roteer.

Self-opwinding en spanningsopbou

Vir sommige sinkroon-generators is spanningsopbou deur self-opwinding nodig om die initiële magneetveld op te bou. Self-opwinding en spanningsopbou verwys na die gebruik van die resmagneetisme van die generator en die armatuurreaksie om die uitsetspanning van die generator sonder 'n buitekragbron op te bou.

Wanneer die rotor van die generator roteer, word, as gevolg van die bestaan van resmagneetisme, 'n swak geïnduseerde elektromotoriese krag in die statorwinding gegenereer. Hierdie geïnduseerde elektromotoriese krag gaan deur die rektifiseerder en reguleerder in die opwindingkring om die opwindingwinding op te wind, waardoor die magneetveld in die statorwinding versterk word. As die magneetveld toeneem, sal die geïnduseerde elektromotoriese krag geleidelik toeneem tot dit die gestelde uitsetspanning van die generator bereik.

III. Kragopdrag en beheer

Kragopdrag

Die elektrisiteit wat deur die generator gegenereer word, word deur kabels na die kragnetwerk of plaaslike belastings oorgedra. Tydens die oordragproses moet dit deur 'n transformator op- of afgeskaal word om verskillende spanningsvereistes te vervul.

Byvoorbeeld, die elektrisiteit wat deur groot windtuine gegenereer word, moet gewoonlik deur 'n opskalerende transformator opgeskaal word voordat dit aan die hoogspanningskragnetwerk vir langafstandsoordrag gekoppel kan word.

Beheer en beskerming

Om die veilige en stabiele operasie van die windtuin te verseker, moet dit beheer en beskerm word. Die beheersisteem kan die hoek van die blare, die rotasiespoed van die generator, ens. aanpas volgens parameters soos windsnelheid, windrigting, en generator-uitsetkrag om die beste kragopwekkingsdoeltreffendheid te bereik en die toerusting te beskerm.

Byvoorbeeld, wanneer die windsnelheid te hoog is, kan die beheersisteem die hoek van die blare aanpas om die kragdraarea van die blare te verminder om te verhoed dat die windtuin deur oorbelasting beskadig word. Terselfdertyd kan die beheersisteem ook parameters soos die uitsetspanning, stroom, en frekwensie van die generator moniteer. Wanneer abnormaliteite voorkom, kan dit die kragtoevoer tydig afknip om die veiligheid van die toerusting en personeel te beskerm.