Paano gumagawa ng kuryente ang mga wind turbine nang walang panlabas na pinagmulan ng lakas?

Sa pagkawala ng panlabas na pinagmulan ng kuryente, ang isang wind turbine ay maaaring bumuo ng kuryente sa mga sumusunod na paraan:

I. Pagsasagawa batay sa hangin

Paggawing mekanikal ng enerhiya ng hangin

Ang mga balahibo ng wind turbine ay disenyo sa isang tiyak na hugis. Kapag ang hangin ay lumipad sa itaas ng mga balahibo, dahil sa espesyal na hugis ng mga balahibo at sa mga prinsipyong aerodynamiko, ang kinetikong enerhiya ng hangin ay inaconvert sa rotatoryong mekanikal na enerhiya ng mga balahibo.

Halimbawa, ang mga balahibo ng malaking wind turbine ay karaniwang ilang talampakan ang haba at may hugis na parang pakpak ng eroplano. Kapag ang hangin ay lumipad sa isang tiyak na bilis sa itaas ng mga balahibo, ang bilis ng hangin sa itaas at ibabaw ng mga balahibo ay magkaiba, kaya nagiging may pagkakaiba ang presyon at pumipilit na umikot ang mga balahibo.

Pagpapadala ng mekanikal na enerhiya sa pamamagitan ng sistema ng transmisyon

Ang pag-ikot ng mga balahibo ay ipinapadala sa rotor ng generator sa pamamagitan ng sistema ng transmisyon. Ang sistema ng transmisyon karaniwang kasama ang mga komponente tulad ng gearbox at transmission shaft. Ang kanyang tungkulin ay i-convert ang mababang bilis, mataas na torque na pag-ikot ng mga balahibo sa mataas na bilis, mababang torque na pag-ikot na kailangan ng generator.

Halimbawa, sa ilang wind turbines, ang gearbox ay maaaring taasan ang bilis ng pag-ikot ng mga balahibo ng ilang pu o kahit na ilang daan ng beses upang mapunan ang pangangailangan ng bilis ng generator.

II. Pamamaraan ng pagsasagawa ng generator

Paggawa ng kuryente sa pamamagitan ng electromagnetic induction

Ang mga wind turbines karaniwang gumagamit ng asynchronous generators o synchronous generators. Sa pagkawala ng panlabas na pinagmulan ng kuryente, ang rotor ng generator ay umiikot sa ilalim ng pagdrilyo ng mga balahibo, nagsisisilbing pag-ikot sa magnetic field sa stator winding at sa gayon ay bumubuo ng induced electromotive force.

Ayon sa batas ng electromagnetic induction, kapag ang conductor ay lumilipad sa magnetic field, ang induced electromotive force ay nabubuo sa dalawang dulo ng conductor. Sa isang wind turbine, ang rotor ng generator ay katumbas ng isang conductor, at ang magnetic field sa stator winding ay ginagawa ng permanent magnets o excitation windings.

Halimbawa, ang rotor ng asynchronous generator ay may istrukturang squirrel-cage. Kapag ang rotor ay umiikot sa magnetic field, ang mga conductor sa rotor ay nasisilbing pag-ikot sa magnetic field at bumubuo ng induced current. Ang induced current na ito sa kanyang pagkakataon ay bumubuo ng magnetic field sa rotor, na nagsisiinteract sa magnetic field sa stator winding, kaya ang rotor ay patuloy na umiikot.

Self-excitation at pagtatayo ng voltage

Para sa ilang synchronous generators, ang pagtatayo ng voltage sa pamamagitan ng self-excitation ay kailangan upang itatag ang unang magnetic field. Ang self-excitation at pagtatayo ng voltage ay tumutukoy sa paggamit ng residual magnetism ng generator at armature reaction upang itatag ang output voltage ng generator sa pagkawala ng panlabas na pinagmulan ng kuryente.

Kapag ang rotor ng generator ay umiikot, dahil sa pagkakaroon ng residual magnetism, ang mahinang induced electromotive force ay nabubuo sa stator winding. Ang induced electromotive force na ito ay lumilipad sa pamamagitan ng rectifier at regulator sa excitation circuit upang i-excite ang excitation winding, kaya't pinapatatag ang magnetic field sa stator winding. Habang ang magnetic field ay tumataas, ang induced electromotive force ay unti-unting tataas hanggang ito ay maabot ang rated output voltage ng generator.

III. Power output at kontrol

Power output

Ang kuryente na nabuo ng generator ay ipinapadala sa power grid o lokal na loads sa pamamagitan ng mga cable. Sa proseso ng pagpapadala, kailangan itong i-step up o i-step down ng transformer upang matugunan ang iba't ibang pangangailangan ng voltage.

Halimbawa, ang kuryente na nabuo ng malaking wind turbines karaniwang kailangan i-step up ng step-up transformer bago ito maiconnect sa high-voltage power grid para sa long-distance transmission.

Kontrol at proteksyon

Upang matiyak ang ligtas at matatag na pagsasagawa ng wind turbine, kailangan itong kontrolin at protektahan. Ang sistema ng kontrol ay maaaring ayusin ang anggulo ng mga balahibo, ang bilis ng pag-ikot ng generator, atbp. batay sa mga parameter tulad ng bilis ng hangin, direksyon ng hangin, at output power ng generator upang makamit ang pinakamahusay na epektibidad ng pagbubuo ng kuryente at protektahan ang mga kagamitan.

Halimbawa, kapag ang bilis ng hangin ay sobrang mataas, ang sistema ng kontrol ay maaaring ayusin ang anggulo ng mga balahibo upang bawasan ang sukat ng lugar na tinatanggap ng balahibo upang maiwasan ang sobrang bigat sa wind turbine. Sa parehong oras, ang sistema ng kontrol ay maaaring monitorin ang mga parameter tulad ng output voltage, current, at frequency ng generator. Kapag may abnormal na kondisyon, ito ay maaaring agad na i-cut off ang supply ng kuryente upang protektahan ang kaligtasan ng mga kagamitan at tauhan.