Põhiline ehitus tuulpankri või
Tuuliturbiini peamised osad
Tuuliturbiini torn
Torn on tuuliturbiini väga oluline osa, mis toetab kõiki teisi osi. See ei toeta vaid turbiini, vaid tõstab turbiini piisavalt kõrgele, et selle veeretiku tipud oleksid pöördumisel ohutusel kõrgusel. Lisaks peame hooldama torni kõrgust, et see saaks piisavalt tugeva tuule. Torni kõrgus lõplikult sõltub tuuliturbiini võimsusest. Kaubanduslike tuuleenergia elektrijaamade turbiinide tornide kõrgus ulatub tavaliselt 40 meetrist 100 meetrinik. Need tornid võivad olla kas tüüblikud terasekere tormid, võretoored või betoonitormid. Suuremate tuuliturbiinite jaoks kasutatakse tüüblikult terasekere torni. Need valmistatakse tavaliselt 30-40 meetri pikalistest osadest.
Iga osal on flantsid, millel on auke. Selliseid osi paigutatakse koos mutteri- ja šekkerite abil kohapeal, et moodustada täielik torn. Täielik torn on vähegi konikaalne, et tagada parem mehaaniline stabiilsus. Võreteore paigutatakse erinevate terase või GI nurgade või tüübe osadega. Kõik osad pannakse kokku mutteri- või lämmistamismeetodiga, et moodustada soovitud kõrgusega täielik torn. Nende tornide hind on palju madalam kui terasekere torni, kuid need näevad äärmikult mitte nii hästi kui terasekere torn. Kuigi transport, paigutamine ja hooldus on lihtsad, siiski vältitakse võreteore kasutamist kaasaegsetes tuuliturbiinielektrijaamades selle välimuse tõttu. On olemas veel üks tornityüp, mida kasutatakse väikeste tuuliturbiinide jaoks, ja see on küljestatud pooltorn. Küljestatud pooltorn on üksik vertikaalne pool, mida toetavad küljest erinevatest külgidest. Küljeste arvu tõttu on raske ligi minna torni alusele. Seetõttu vältitakse seda tornityüüpi põllumajandusaladel.
On olemas veel üks tuuliturbiini tornityüp, mida kasutatakse väikeste elektrijaamade jaoks, ja see on hübriidtorn. Hübriidtorn on samuti küljestatud torn, kuid ainus erinevus on selles, et selle keskel kasutatakse mitte üht poolt, vaid õhuke ja kõrge võreteore. Hübriidtorn on hübriid võreteore ja küljestatud pooltorni omaduste vahel.
Tuuliturbiini nassell
Nassell on suur kast või kiiosk, mis asub torni peal ja hoiab kogu tuuliturbiini komponente. Selle sees asuvad elektrigenereator, jõudmuundur, käigukast, turbiinikontroller, juhed, vaartuup.
Tuuliturbiini rotoriveeretikud
Veeretikud on tuuliturbiini peamised mehaanilised osad. Veeretikud muundavad tuuleenergiat kasutatavaks mehaaniliseks energiaks. Kui tuul tabab veeretikke, pöörlevad need. See pöördumine edastab oma mehaanilise energiast teljele. Veeretikke disainitakse nagu lennukikülg. Tuuliturbiini veeretikud võivad olla 40 meetrist 90 meetrinik. Veeretikud peavad olema mehaaniliselt piisavalt tugevad, et taluda isegi tugevat tuulet orkaanide ajal. Samal ajal tuleb tuuliturbiini veeretikud teha võimalikult kehvaks, et aidata nende veeretikute sileda pöördumist. Selleks valmistatakse veeretikke glaasifiberi ja sünteeskütusega armatuuri peal.
Kaasaegses turbiinis on tavaliselt kolm identset veeretikut paigutatud keskmesse asuva hubile mutteri- ja šekkerite abil. Iga identne veeretik on joondatud 120o teiste vastu. See protsess aitab paremini massi ja annab süsteemile siledamat pöördumist.
Tuuliturbiini telg
Telg, mis on otse ühendatud hubiga, on madala kiirusega telg. Kui veeretikud pöörlevad, siis see telg pöörleb sama kiirusega kui pöörlev hub. Me ühendame selle telje otse elektrogeneraatoriga madala kiirusega generaatori korral. Kuid enamikul juhtudel on madala kiirusega telg seotud kõrgema kiirusega teljega kaudu käigukasti. See viis, rotoriveeretikud edastavad oma mehaanilist energiat teljele, mis lõpuks siseneb elektrogeneraatori.
Käigukast
Tuuliturbiin ei pöörle kõrge kiirusega, vaid pigem aeglalt madala kiirusega. Kuid enamik elektrogeneraatoreid nõuab kõrget kiirust, et luua elektri soovitud pingetasemel. Seetõttu peab olema mingi kiiruse suurendamise lahendus, et saavutada generaatortelje kõrge kiirus. Tuuliturbiini käigukast teeb selle. Käigukast suurendab kiirust palju kõrgemale väärtusele. Näiteks, kui käigukasti suhe on 1:80 ja madala kiirusega telje kiirus on 15 rpm, siis käigukast suurendab generaatortelje kiirust 15 × 80 = 1200 rpm.
Generaator
Generaator on elektriline seade, mis muundab teljest saadud mehaanilise energiag elektriks. Tavaliselt kasutatakse kaasaegsetes tuuliturbiinides induktsioonigeneraatoreid. Eelmisel ajal oli populaarsemiks selleks eesmärgiks sinkroongeneraator. Mõnes tuuliturbiinis kasutatakse ka jätkuvmagneetiga DC generaatorit. Telje kiirust saab käigukasti abil suurendada, kuid me ei saa teha telje kiirust konstandiks. Telje kiiruses võib esineda lünke, kuna see sõltub tuule kiirusest. Seega, rotori kiirus varieerub. See variatsioon mõjutab genereeritava elektri sagedust ja pinget. Et neid probleeme lahendada, kasutatakse tavaliselt induktsioonigeneraatorit.
Kuna induktsioonigeneraator toodab alati elektri sünkroniseerituna ühendatud võrguga, olenemata rotori kiirusest. Kui kasutame kolmefaasist sinkroongeneraatorit, siis esmalt rektifitseerime väljundjõudu DC-le ja seejärel muundame selle soovitud pingega ja sagedusega AC-le inverteri abil. Kuna sinkroongeneraatorilt genereeritud vaikeste sagedusega elektr ei ole konstantne pingega ja sagedusega, vaid see varieerub rotori kiirusega. Seetõttu kasutatakse mõnel juhul DC generaatorit. Neis juhtudetes pöördetakse generaatorist saadud DC-vool soovitud pingega ja sagedusega AC, enne kui see kannustatakse võrgu.
Jõudmuundur
Kuna tuul ei ole alati konstantne, siis generaatorist genereeritud elektriline potentsiaal ei ole konstantne, kuid me vajame väga stabiilset pinget, et kannustada võrgu. Jõudmuundur on elektriline seade, mis stabiliseerib võrgule edastatavat vaikeste sagedusega pinget.
