Grundlæggende Opgørelse af Vindmølle
Vindmølleens Hovedkomponenter
Vindmølleens Tårn
Tårnet er en meget vigtig del af vindmøllen, der støtter alle de andre dele. Det understøtter ikke bare turen, men hæver den til en tilstrækkelig højde, så bladene kan rotere sikkert. Vi skal også opretholde tårnets højde, så det kan få tilstrækkeligt stærk vind. Tårnets højde afhænger sidst i måden af vindmøllens effekt. Tårnerne i kommercielle vindkraftanlæg ligger normalt mellem 40 meter og 100 meter. Disse tårne kan være enten rørstål, trægtårne eller betontårne. Vi bruger et rørståltårn til store vindmøller. De produceres normalt i sektioner på 30-40 meter længde.
Hver sektion har flanser med huller. Sådanne sektioner monteres sammen ved hjælp af mutter og bolte på stedet for at danne et komplet tårn. Det komplette tårn har en let konisk form for at give bedre mekanisk stabilitet. Vi monterer et trægtårn ved hjælp af forskellige stål- eller GI-vinkelprofiler eller -rør. Alle profiler boltes eller lødes sammen for at danne et komplet tårn i ønsket højde. Omkostningerne til disse tårne er meget mindre end dem til stålrør, men de ser ikke så pæne ud som stålrør. Selvom transport, montering og vedligeholdelse er ret nemme, undgår man dog at bruge trægtårne i moderne vindmølleanlæg på grund af dets æstetiske udfald. Der findes en anden type tårn, der bruges til små vindmøller, og dette er en guyed pole tower. Guyed pole tower er en enkelt lodret stang, der understøttes af guytråde fra forskellige sider. På grund af antallet af guytråde er det svært at komme til fodpladsen for tårnet. Derfor undgår vi denne type tårn på landbrugsarealer.
Der findes en anden type vindmølle-tårn, der bruges til små anlæg, og dette er en hybridtype-tårn. Hybridtype-tårnet er også en guy-type-tårn, men den eneste forskel er, at i stedet for at bruge en enkelt stang i midten, anvendes en tynd og høj trægtårn. Hybridtype-tårnet er en hybrid af både trægtårn og guy-type-tårn.
Vindmølleens Nacelle
Nacellen er en stor boks eller kiosk, der placeres på tårnet og indeholder alle komponenter i vindmøllen. Den indeholder en elektrisk generator, strømkonverter, gearkasse, turbinekontroller, kabler, en yaw drive.
Vindmølleens Rotorblade
Blade er de hovedmekaniske dele i en vindmølle. Blade omdanner vindenergi til brugbar mekanisk energi. Når vinden rammer blade, begynder blade at rotere. Denne rotation overfører dens mekaniske energi til skæftet. Vi designer blade som flyvinger. Vindmølleblade kan være 40 meter til 90 meter lange. Blade skal være mekanisk stærke nok til at modstå stærk vind, selv under storm. Samtidig skal vindmølleblade være lavet så let som muligt for at gøre bladebevægelsen mere glidende. For det, laver vi blade med fiberglass og karbonfiberlag på syntetisk forstærkning.
I en moderne turbine monteres normalt tre identiske blade til en central hub ved hjælp af mutter og bolte. Hver identisk blade er justeret 120o i forhold til hinanden. Processen giver en bedre fordeling af masse og giver systemet en mere glidende rotation.
Vindmølleens Skæfte
Skæftet, der direkte forbinder til hubben, er et lav-hastigheds-skæfte. Når blade roterer, drejer dette skæfte med samme rpm som den roterende hub. Vi kobler dette skæfte direkte til den elektriske generator i tilfælde af en lav-hastigheds-generator. Men i de fleste tilfælde er det lav-hastigheds-hovedskæfte koblet med et høj-hastigheds-skæfte gennem en gearkasse. På denne måde overfører rotorblade sine mekaniske energi til skæftet, hvilket sidst indgår i en elektrisk generator.
Gearkasse
Vindmøllen roterer ikke hurtigt, men snarere forsigtigt i lav hastighed. Men de fleste elektriske generatorer kræver høj-hastigheds-rotation for at generere strøm på en ønsket spændingsniveau. Derfor skal der være en hastighedsforøgelsesordning for at opnå høj hastighed af generator-skæftet. Gearkassen i vindmøllen gør dette. Gearkassen øger hastigheden til en meget højere værdi. For eksempel, hvis gearforholdet er 1:80 og hvis rpm på det lav-hastigheds-hovedskæfte er 15, vil gearkassen øge hastigheden af generator-skæftet til 15 × 80 = 1200 rpm.
Generator
Generatoren er en elektrisk enhed, der omdanner den mekaniske energi, der modtages fra skæftet, til elektrisk energi. Normalt bruger vi induktionsgeneratoren i moderne vindmøller. Tidligere var synkrongeneratorer populære til dette formål. Permanent magnet DC-generator bruges også i nogle vindmøller. Hastigheden af skæftet kan forhøjes ved hjælp af gearkasse, men vi kan ikke gøre skæftets hastighed konstant. Der kan være variation i skæftets hastighed, da det afhænger af vindhastighed. Så hastigheden af rotor også varierer. Dette påvirker frekvensen, spændingen af den genererede elektriske strøm. For at overkomme disse problemer, bruger vi normalt en induktionsgenerator til formålet.
Fordi induktionsgeneratoren altid producerer elektrisk strøm synkroniseret med den forbundne net, uanset hastigheden af rotor. Hvis vi bruger en tre-fase synkrongenerator, rektificerer vi først output-strømmen til DC og konverterer derefter det til AC med ønsket spænding og frekvens ved hjælp af inverter-kredsløb. Fordi den alternerende strøm, der genereres af synkrongenerator, ikke er konstant i spænding og frekvens, men snarere varierer med hastigheden af rotor. Af samme årsag bruger vi i nogle tilfælde en DC-generator til formålet. I disse tilfælde inverteres output DC-strøm til AC med ønsket spænding og frekvens, før den føres til nettet.
Strømkonverter
Fordi vind ikke altid er konstant, er den elektriske potential, der genereres fra en generator, heller ikke konstant, men vi har brug for en meget stabil spænding for at føre strøm til nettet. En strømkonverter er en elektrisk enhed, der stabiliserer den alternativ output-spænding, der overføres til nettet.
Turbinekontroller
