कसरी विद्युत् उत्पादन बिना बाह्य शक्ति स्रोतको प्रयोग वायु टर्बाइनहरू विद्युत् उत्पन्न गर्छन्?

बाह्य विद्युत स्रोत की अनुपस्थिति में, एक पवन टर्बाइन निम्नलिखित तरीकों से विद्युत उत्पन्न कर सकती है:

I. पवन-चालित संचालन का सिद्धांत

पवन ऊर्जा का यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तन

पवन टर्बाइन के पंख विशेष आकार में डिजाइन किए गए होते हैं। जब पंखों पर पवन चलता है, तो पंखों के विशेष आकार और वायुगतिकी के सिद्धांतों के कारण, पवन की गतिज ऊर्जा पंखों की घूर्णन यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

उदाहरण के लिए, एक बड़ी पवन टर्बाइन के पंख आमतौर पर कई दहाई मीटर लंबे होते हैं और एक विमान के पंख के समान आकार के होते हैं। जब पवन एक निश्चित गति से पंखों पर चलता है, तो पंखों के ऊपरी और निचले सतह पर वायु की गति अलग-अलग होती है, जिससे दबाव का अंतर उत्पन्न होता है और पंखों को घूमने के लिए धकेला जाता है।

ट्रांसमिशन सिस्टम द्वारा यांत्रिक ऊर्जा का संचार

पंखों की घूर्णन ट्रांसमिशन सिस्टम के माध्यम से जनरेटर के रोटर तक संचारित होती है। ट्रांसमिशन सिस्टम आमतौर पर गियरबॉक्स और ट्रांसमिशन शाफ्ट जैसे घटकों से युक्त होता है। इसका कार्य पंखों की निम्न गति, उच्च टोक घूर्णन को जनरेटर की आवश्यकताओं के अनुसार उच्च गति, निम्न टोक घूर्णन में परिवर्तित करना होता है।

उदाहरण के लिए, कुछ पवन टर्बाइनों में, गियरबॉक्स पंखों की घूर्णन गति को कई दहाई या सैकड़ों गुना बढ़ा सकता है ताकि जनरेटर की गति की आवश्यकताएं पूरी हो सकें।

II. जनरेटर का कार्य सिद्धांत

विद्युत उत्पन्न करना इलेक्ट्रोमैग्नेटिक प्रेरण से

पवन टर्बाइन आमतौर पर एसिंक्रोनस जनरेटर या सिंक्रोनस जनरेटर का उपयोग करती हैं। बाह्य विद्युत स्रोत की अनुपस्थिति में, जनरेटर का रोटर पंखों के द्वारा चलाया जाता है, जो स्टेटर वाइंडिंग में चुंबकीय क्षेत्र को काटता है और इस प्रकार एक प्रेरित विद्युत विभव उत्पन्न करता है।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक प्रेरण के नियम के अनुसार, जब एक चालक एक चुंबकीय क्षेत्र में चलता है, तो चालक के दोनों सिरों पर एक प्रेरित विद्युत विभव उत्पन्न होता है। पवन टर्बाइन में, जनरेटर का रोटर एक चालक के समान होता है, और स्टेटर वाइंडिंग में चुंबकीय क्षेत्र स्थायी चुंबक या उत्तेजन वाइंडिंग द्वारा उत्पन्न होता है।

उदाहरण के लिए, एक एसिंक्रोनस जनरेटर का रोटर एक स्क्विरल-केज संरचना होती है। जब रोटर चुंबकीय क्षेत्र में घूमता है, तो रोटर में चालक चुंबकीय क्षेत्र को काटता है और एक प्रेरित धारा उत्पन्न करता है। यह प्रेरित धारा रोटर में एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है, जो स्टेटर वाइंडिंग में चुंबकीय क्षेत्र के साथ बाँट-बाँट कर रोटर को घूमने के लिए बाँधती है।

स्व-उत्तेजन और वोल्टेज निर्माण

कुछ सिंक्रोनस जनरेटरों के लिए, शुरुआती चुंबकीय क्षेत्र को स्थापित करने के लिए स्व-उत्तेजन और वोल्टेज निर्माण की आवश्यकता होती है। स्व-उत्तेजन और वोल्टेज निर्माण का अर्थ है जनरेटर के अवशिष्ट चुंबकत्व और आर्मेचर प्रतिक्रिया का उपयोग करके बाह्य विद्युत स्रोत की अनुपस्थिति में जनरेटर का आउटपुट वोल्टेज स्थापित करना।

जब जनरेटर का रोटर घूमता है, तो अवशिष्ट चुंबकत्व के कारण स्टेटर वाइंडिंग में एक कमजोर प्रेरित विद्युत विभव उत्पन्न होता है। यह प्रेरित विद्युत विभव उत्तेजन वाइंडिंग को उत्तेजित करने के लिए उत्तेजन सर्किट में रेक्टिफायर और रेगुलेटर से गुजरता है, जिससे स्टेटर वाइंडिंग में चुंबकीय क्षेत्र मजबूत हो जाता है। चुंबकीय क्षेत्र के बढ़ने के साथ, प्रेरित विद्युत विभव धीरे-धीरे बढ़ता है जब तक कि यह जनरेटर का निर्धारित आउटपुट वोल्टेज नहीं पहुँच जाता।

III. शक्ति आउटपुट और नियंत्रण

शक्ति आउटपुट

जनरेटर द्वारा उत्पन्न विद्युत केबलों के माध्यम से विद्युत ग्रिड या स्थानीय लोडों तक संचारित होती है। संचार के दौरान, यह विभिन्न वोल्टेज की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एक ट्रांसफॉर्मर द्वारा बढ़ाया या घटाया जाना चाहिए।

उदाहरण के लिए, बड़ी पवन टर्बाइनों द्वारा उत्पन्न विद्युत को लंबी दूरी के लिए उच्च वोल्टेज ग्रिड से जोड़ने से पहले एक अपस्टेप ट्रांसफॉर्मर द्वारा बढ़ाया जाना चाहिए।

नियंत्रण और सुरक्षा

पवन टर्बाइन के सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, इसका नियंत्रण और सुरक्षा की आवश्यकता होती है। नियंत्रण सिस्टम पंखों के कोण, जनरेटर की घूर्णन गति आदि को विन्दु की गति, दिशा, और जनरेटर के आउटपुट शक्ति जैसे पैरामीटरों के आधार पर समायोजित कर सकता है ताकि सर्वोत्तम शक्ति उत्पादन दक्षता और उपकरणों की सुरक्षा को सुनिश्चित किया जा सके।

उदाहरण के लिए, जब विन्दु की गति बहुत अधिक होती है, तो नियंत्रण सिस्टम पंखों के कोण को समायोजित करके पंखों के बल-भार क्षेत्र को कम कर सकता है ताकि पवन टर्बाइन अतिप्रचंड भार से नष्ट न हो। साथ ही, नियंत्रण सिस्टम जनरेटर के आउटपुट वोल्टेज, धारा, और आवृत्ति जैसे पैरामीटरों की निगरानी कर सकता है। जब असामान्य स्थितियाँ उत्पन्न होती हैं, तो यह समय पर विद्युत सप्लाई को काट सकता है ताकि उपकरणों और कर्मचारियों की सुरक्षा सुनिश्चित की जा सके।