Konstruksi Dasar Turbin Angin

Bagian Utama Turbin Angin

Menara Turbin Angin

Menara adalah bagian yang sangat penting dari turbin angin yang mendukung semua bagian lainnya. Tidak hanya mendukung turbin, menara juga mengangkat turbin ke ketinggian yang cukup sehingga ujung bilahnya berada pada ketinggian yang aman selama rotasi. Selain itu, kita harus mempertahankan ketinggian menara agar bisa mendapatkan angin yang cukup kuat. Ketinggian menara pada akhirnya tergantung pada kapasitas daya turbin angin. Menara turbin di pembangkit listrik tenaga angin komersial biasanya berkisar antara 40 meter hingga 100 meter. Menara ini mungkin berupa menara baja tabung, menara rangka, atau menara beton. Kami menggunakan menara baja tabung untuk turbin angin besar. Biasanya, menara ini diproduksi dalam bagian dengan panjang 30 hingga 40 meter.Setiap bagian memiliki flensa dengan lubang. Bagian-bagian tersebut disatukan dengan mur dan baut di lokasi untuk membentuk menara lengkap. Menara lengkap memiliki bentuk sedikit kerucut untuk memberikan stabilitas mekanis yang lebih baik. Kami merakit menara rangka dengan berbagai anggota baja atau sudut GI atau tabung. Semua anggota dirangkai atau di las bersama untuk membentuk menara lengkap dengan ketinggian yang diinginkan. Biaya menara ini jauh lebih rendah daripada menara baja tabung, tetapi secara estetika tidak sebaik menara baja tabung. Meskipun transportasi, perakitan, dan pemeliharaan cukup mudah, penggunaan menara rangka dihindari di pembangkit turbin angin modern karena penampilannya. Ada jenis menara lain yang digunakan untuk turbin angin kecil, yaitu menara tiang guyed. Menara tiang guyed adalah tiang vertikal tunggal yang didukung oleh kawat guyed dari berbagai sisi. Karena banyaknya kawat guyed, sulit untuk mengakses area dasar menara. Karena itu, kami menghindari jenis menara ini di lahan pertanian.

Ada jenis menara turbin angin lain yang digunakan untuk tanaman kecil, dan ini adalah menara tipe hybrid. Menara tipe hybrid juga merupakan menara tipe guyed, tetapi perbedaannya adalah alih-alih menggunakan satu tiang di tengah, ia menggunakan menara tipe rangka yang tipis dan tinggi. Menara tipe hybrid adalah gabungan dari menara tipe rangka dan menara tipe guyed.

Nacelle Turbin Angin

Nacelle adalah kotak besar atau kios yang duduk di atas menara dan menyimpan semua komponen turbin angin. Nacelle menyimpan generator listrik, konverter daya, gearbox, kontroler turbin, kabel, dan drive yaw.

Bilah Rotor Turbin Angin

Bilah adalah bagian mekanis utama dari turbin angin. Bilah mengubah energi angin menjadi energi mekanis yang dapat digunakan. Ketika angin menyerang bilah, bilah akan berputar. Rotasi ini mentransfer energi mekanisnya ke poros. Kami merancang bilah seperti sayap pesawat. Bilah turbin angin dapat mencapai 40 meter hingga 90 meter. Bilah harus cukup kuat secara mekanis untuk menahan angin yang kuat bahkan selama badai. Pada saat yang sama, bilah turbin angin harus dibuat se ringan mungkin untuk memfasilitasi rotasi bilah yang lancar. Untuk itu, kami membuat bilah dengan lapisan serat kaca dan karbon pada penguat sintetis.

Pada turbin modern, biasanya tiga bilah identik dipasang ke hub pusat menggunakan mur dan baut. Setiap bilah identik disusun dengan jarak 120o satu sama lain. Proses ini memberikan distribusi massa yang lebih baik dan memberikan sistem rotasi yang lebih halus.

Poros Turbin Angin

Poros yang langsung terhubung ke hub adalah poros kecepatan rendah. Ketika bilah berputar, poros ini berputar dengan rpm yang sama dengan hub yang berputar. Kami menghubungkan poros ini langsung ke generator listrik dalam kasus generator kecepatan rendah. Namun, dalam sebagian besar kasus, poros utama kecepatan rendah digear dengan poros kecepatan tinggi melalui gearbox. Dengan cara ini, bilah rotor mentransfer energi mekanisnya ke poros yang pada akhirnya masuk ke generator listrik.

Gearbox

Turbin angin tidak berputar dengan kecepatan tinggi, melainkan berputar dengan lembut pada kecepatan rendah. Tetapi, sebagian besar generator listrik membutuhkan rotasi kecepatan tinggi, untuk menghasilkan listrik pada level tegangan yang diinginkan. Jadi, harus ada beberapa pengaturan perkalian kecepatan untuk mencapai kecepatan tinggi poros generator. Gearbox turbin angin melakukan hal ini. Gearbox meningkatkan kecepatan ke nilai yang jauh lebih tinggi. Misalnya, jika rasio gearbox adalah 1:80 dan jika rpm poros utama kecepatan rendah adalah 15, gearbox akan meningkatkan kecepatan poros generator menjadi 15 × 80 = 1200 rpm.

Generator

Generator adalah perangkat listrik yang mengubah energi mekanis yang diterima dari poros menjadi energi listrik. Biasanya, kami menggunakan generator induksi pada turbin angin modern. Sebelumnya, generator sinkron populer untuk tujuan ini. Generator DC Magnet Permanen juga digunakan pada beberapa turbin angin. Kecepatan poros dapat ditingkatkan dengan menggunakan perakitan gearbox, tetapi kita tidak dapat membuat kecepatan poros tetap. Mungkin ada fluktuasi dalam kecepatan poros karena bergantung pada kecepatan angin. Oleh karena itu, kecepatan rotor juga bervariasi. Variasi ini mempengaruhi frekuensi, tegangan dari listrik yang dihasilkan. Untuk mengatasi masalah ini, kami biasanya menggunakan generator induksi untuk tujuan tersebut.

Karena generator induksi selalu menghasilkan listrik yang sinkron dengan jaringan yang terhubung, terlepas dari kecepatan rotor. Jika kita menggunakan generator sinkron tiga fase, maka output power dikonversi ke DC dan kemudian dikonversi ke AC dengan tegangan dan frekuensi yang diinginkan menggunakan sirkuit inverter. Karena listrik bolak-balik yang dihasilkan oleh generator sinkron tidak konstan dalam tegangan dan frekuensi, melainkan bervariasi dengan kecepatan rotor. Karena alasan yang sama, dalam beberapa kasus, kami menggunakan generator DC untuk tujuan tersebut. Dalam kasus-kasus ini, output DC dari generator diinversikan ke AC dengan tegangan dan frekuensi yang diinginkan, sebelum dimasukkan ke jaringan.

Konverter Daya

Karena angin tidak selalu konstan, maka potensial listrik yang dihasilkan dari generator tidak konstan, tetapi kita membutuhkan tegangan yang sangat stabil untuk mengisi jaringan. Konverter daya adalah perangkat listrik yang menstabilkan tegangan bolak-balik yang ditransfer ke jaringan.

Kontroler Turbin