البناء الأساسي لمحرك الرياح
الأجزاء الرئيسية لمولد الرياح
برج مولد الرياح
البرج هو جزء مهم جداً من مولد الرياح يدعم جميع الأجزاء الأخرى. فهو لا يدعم المولد فقط، بل يرفعه إلى ارتفاع كافٍ بحيث تكون أطراف الشفرات في ارتفاع آمن أثناء الدوران. ليس ذلك فحسب، بل يجب أن نحافظ على ارتفاع البرج حتى يمكنه الحصول على رياح قوية بشكل كافٍ. يعتمد ارتفاع البرج في النهاية على قدرة مولد الرياح الكهربائية. يتراوح ارتفاع أبراج المولدات في محطات الطاقة الرياحية التجارية من 40 متراً إلى 100 متراً. قد تكون هذه الأبراج أبراجاً أنبوبياً من الفولاذ أو أبراجاً مشبكة أو أبراجاً خرسانية. نستخدم برجاً أنبوبياً من الفولاذ لمولد الرياح الكبير. يتم عادةً تصنيع هذه الأبراج في أقسام طولها بين 30 إلى 40 متراً.
يحتوي كل قسم على فلانجات ذات ثقوب. يتم تركيب هذه الأقسام معًا بواسطة مسامير وبطاقات في الموقع لتشكيل برج كامل. يكون البرج الكامل شكله مخروطي قليلاً لتوفير استقرار ميكانيكي أفضل. نقوم بتجميع برج مشبك باستخدام أعضاء مختلفة من الفولاذ أو زوايا أو أنابيب. يتم تثبيت جميع الأعضاء بواسطة مسامير أو لحام لتكوين برج كامل بالارتفاع المطلوب. تكلف هذه الأبراج أقل بكثير من أبراج الفولاذ الأنبوبي، ولكنها لا تبدو جمالياً كما يبدو البرج الأنبوبي من الفولاذ. رغم أن النقل والتجميع والصيانة سهلة نسبياً، إلا أن استخدام برج المشبك يتجنب في محطات مولد الرياح الحديثة بسبب مظهره الجمالي. هناك نوع آخر من الأبراج يستخدم لمولدات الرياح الصغيرة، وهو برج القطب المعتمد. برج القطب المعتمد هو قطب عمودي واحد مدعوم بواسطة أسلاك دعم من جوانب مختلفة. بسبب عدد الأسلاك الداعمة، يكون الوصول إلى منطقة الأساس للبرج صعباً. لذلك، نتجنب هذا النوع من الأبراج في الحقول الزراعية.
هناك نوع آخر من أبراج مولد الرياح يستخدم للمحطات الصغيرة، وهذا هو البرج الهجين. البرج الهجين هو أيضاً نوع من أبراج الدعم، لكن الفرق الوحيد هو أنه بدلاً من استخدام قطب واحد في الوسط، فإنه يستخدم برجاً مشبكياً رفيعاً وطويلاً. البرج الهجين هو مزيج من نوع البرج المشبك ومن نوع البرج المعتمد.
نقطة التحكم في مولد الرياح
نقطة التحكم هي صندوق كبير أو كشك يقع على البرج ويحتوي على جميع مكونات مولد الرياح. تحتوي على مولد كهربائي، محول طاقة، صندوق السرعات، نظام التحكم في المولد، الكابلات، محرك الدوران.
شفرات مولد الرياح
الشفرات هي الأجزاء الميكانيكية الرئيسية لمولد الرياح. تقوم الشفرات بتحويل طاقة الرياح إلى طاقة ميكانيكية قابلة للاستخدام. عندما تضرب الرياح الشفرات، تقوم الشفرات بالدوران. ينقل هذا الدوران طاقته الميكانيكية إلى العمود. يتم تصميم الشفرات مثل أجنحة الطائرات. يمكن أن تتراوح شفرات مولد الرياح من 40 متراً إلى 90 متراً. يجب أن تكون الشفرات قوية بما يكفي لتحمل الرياح القوية حتى أثناء العاصفة. في نفس الوقت، يجب أن تكون شفرات مولد الرياح خفيفة قدر الإمكان لتسهيل دوران الشفرات بسلاسة. لهذا الغرض، نصنع الشفرات من طبقات الألياف الزجاجية والألياف الكربونية على أساس تعزيز صناعي.
في المولد الحديث، يتم تركيب ثلاث شفرات متطابقة على مركز المحور باستخدام المسامير والبطاقات. يتم توجيه كل شفرة متطابقة عند 120° بالنسبة لبعضها البعض. يساعد هذا العملية على توزيع الكتلة بشكل أفضل ويجعل النظام أكثر سلاسة في الدوران.
عمود مولد الرياح
العمود المتصل مباشرة بالمحور هو عمود بسرعة منخفضة. عندما تدور الشفرات، يدور هذا العمود بنفس سرعة الدوران للمحور. نقوم بتوصيل هذا العمود مباشرة بمولد الكهرباء في حالة مولد بسرعة منخفضة. ولكن في معظم الحالات، يتم توصيل العمود الرئيسي بسرعة منخفضة بعمود بسرعة عالية عبر صندوق السرعات. بهذه الطريقة، تنقل الشفرات الميكانيكية طاقتها الميكانيكية إلى العمود الذي يدخل في النهاية إلى مولد كهربائي.
صندوق السرعات
لا يدور مولد الرياح بسرعة عالية بل يدور بهدوء بسرعة منخفضة. ولكن معظم مولدات الكهرباء تحتاج إلى دوران بسرعة عالية لتوليد الكهرباء بمستوى الجهد المطلوب. لذا يجب أن يكون هناك بعض الترتيبات لزيادة السرعة لتحقيق سرعة عالية لعمود المولد. يقوم صندوق السرعات لمولد الرياح بذلك. يزيد صندوق السرعات من السرعة إلى قيمة أعلى بكثير. على سبيل المثال، إذا كانت نسبة صندوق السرعات 1:80 وإذا كانت سرعة الدوران للعمود الرئيسي بسرعة منخفضة 15، فإن صندوق السرعات سيزيد سرعة عمود المولد إلى 15 × 80 = 1200 دورة في الدقيقة.
المولد الكهربائي
المولد الكهربائي هو جهاز كهربائي يحول الطاقة الميكانيكية المستلمة من العمود إلى طاقة كهربائية. عادة ما نستخدم مولدات استقراء في مولدات الرياح الحديثة. في السابق، كانت المولدات المتزامنة شائعة لهذا الغرض. يتم استخدام مولدات DC ذات المغناطيس الدائم أيضًا في بعض مولدات الرياح. يمكن زيادة سرعة العمود باستخدام وحدة صندوق السرعات، لكن لا يمكننا جعل سرعة العمود ثابتة. قد يحدث تذبذب في سرعة العمود لأنها تعتمد على سرعة الرياح. وبالتالي، تتغير سرعة الدوار أيضًا. يؤثر هذا التغيير على التردد والجهد الكهربائي المولد. للتغلب على هذه المشكلات، نستخدم عادةً مولد الاستقراء لهذا الغرض.
لأن المولد الاستقرائي دائمًا ينتج طاقة كهربائية متزامنة مع الشبكة المرتبطة بغض النظر عن سرعة الدوار. إذا استخدمنا المولد الثلاثي الأطوار المتزامن، فسنقوم أولاً بتصحيح الطاقة الناتجة إلى تيار مستمر ثم تحويله إلى تيار متردد بالجهد والتردد المطلوبين باستخدام دائرة العاكس. لأن الطاقة المتناوبة التي يولدها المولد المتزامن ليست ثابتة في الجهد والتردد، بل تتغير مع سرعة الدوار. ولنفس السبب، نستخدم في بعض الحالات مولد DC لهذا الغرض. في هذه الحالات، يتم عكس الطاقة الكهربائية المستمرة من المولد إلى تيار متردد بالجهد والتردد المطلوبين قبل تغذيتها إلى الشبكة.
محول الطاقة
نظرًا لأن الرياح ليست دائمًا ثابتة، فإن الجهد الكهربائي المولد من المولد ليس ثابتًا، ولكن我们需要继续翻译剩余的内容。以下是剩余内容的阿拉伯语翻译：
لكننا نحتاج إلى جهد ثابت جداً لتغذية الشبكة. محول الطاقة هو جهاز كهربائي يثبت الجهد المتناوب المنقول إلى الشبكة.
