Pārstrādājot vēja ģeneratora pamatkonstrukciju

Vēja turbīnas galvenās daļas

Vēja turbīnas tauris

Tauris ir ļoti svarīga vēja turbīnas daļa, kas atbalsta visas pārējās daļas. Tas ne tikai atbalsta turbīnu, bet arī pacel to līdz pietiekamai augstumam, lai rotācijas laikā rotoru sparnu gali būtu drošā augstumā. Tāpat jāuztura taura augstums, lai tas varētu iegūt pietiekami stipru vēju. Taura augstums galu galā atkarīgs no vēja turbīnu jaudas. Komerciālajos vēja enerģijas ražošanas stacijās tauri parasti ir no 40 līdz 100 metriem augsti. Šie tauri var būt vai nu cilindriski staļļa tauri, šķautņu tauri vai betona tauri. Lielām vēja turbīnām mēs izmantojam cilindriskus staļļa taurus. Tie parasti tiek ražoti 30 līdz 40 metru garumā.Katra sekcija ir ar flanžām un caurumiem. Šīdas sekcijas tiek savienotas murņiem un matiņiem uz vietas, lai veidotu pilnu tauri. Pilns tauris ir nedaudz koniskāks, lai nodrošinātu labāku mehānisko stabilitāti. Šķautņu tauru sastādām no dažādiem staļļa vai dzelzs smalkgultas leņķiem vai tubuliem. Visi elementi tiek savienoti murņiem vai svirtiem, lai veidotu pilnu tauri vēlamā augstuma. Šo tauru izmaksas ir daudz zemākas nekā staļļa cilindriskiem tauriem, taču to estētika nav tik laba kā staļļa cilindrisku tauru. Neraugoties uz vieglu transportu, montāžu un uzturēšanu, šķautņu tauru izmantošana modernās vēja turbīnu stacijās tiek izvairīta tās estētikas dēļ. Ir arī cita taura tips, ko izmanto mazākām vēja turbīnām, un tas ir straukainais tauris. Straukainais tauris ir viens vertikāls stabs, kas atbalstīts straukiem no dažādiem pusēm. Tā kā strauku skaits, ir grūti piekļūt taura pamata apgabalam. Tādēļ šāda veida tauri mēs izvairāmies izmantot lauksaimniecības laukos.

Ir arī cits vēja turbīnu taura tips, ko izmanto mazākām stacijām, un tas ir hibrīda taura tips. Hibrīda taura tips ir arī straukains tauris, bet atšķirība ir tā, ka vietā viena staba vidū izmanto plānu un augstu šķautņu tauru. Hibrīda taura tips ir gan šķautņu, gan straukaina taura hibrīds.

Vēja turbīnas nacele

Nacele ir liela kaste vai kiosks, kas atrodas uz taura un ietver visus vēja turbīnas komponentus. Tā ietver elektroģeneratoru, jaudas pārveidotāju, pārnesumu bloku, turbīnas kontrolētāju, kabeles, yaw pogu.

Vēja turbīnas rotorblādes

Blādes ir vēja turbīnas galvenās mehāniskās daļas. Blādes pārveido vēja enerģiju par izmantojamu mehānisko enerģiju. Kad vējs strādā pret blādēm, blādes rotē. Šī rotācija pārnes savu mehānisko enerģiju vārtam. Mēs dizainējam blādes tā, kā lidmašīnas sparni. Vēja turbīnu blādes var būt no 40 līdz 90 metriem gara. Blādēm jābūt mehāniski pietiekami stiprām, lai izturētu stipru vēju pat vētras laikā. Tāpat vēja turbīnas blādēm jābūt pēc iespējas salīdzinoši vieglām, lai veicinātu blādu vieglu rotāciju. Tādēļ mēs blādes izgatavojam no stikla virvi un uglekļa virvi slāņiem uz sintētisku armatūru.

Modernā turbīnā parasti trīs identiskas blādes tiek uzstādītas centrālajā centra punktā, izmantojot murņus un matiņus. Katras identiskas blādes ir orientētas 120° attiecībā viena pret otru. Šis process veicina labāku masas sadalījumu un dod sistēmai vieglāku rotāciju.

Vēja turbīnas vārts

Vārts, kas tieši savienots ar centru, ir lēnais vārts. Kad blādes rotē, šis vārts rotē ar tādu pašu apgrieziena skaitu kā rotējošais centrālais punkts. Mēs šo vārtu tieši savienojam ar elektroģeneratoru gadījumā, ja tiek izmantots lēns ģeneratoris. Taču lielākajā daļā gadījumu lēnais galvenais vārts tiek savienots ar ātru vārtu caur pārnesumu bloku. Tādējādi rotorblādes pārnes savu mehānisko enerģiju vārtam, kas galu galā nonāk elektroģeneratorā.

Pārnesumu bloks

Vēja turbīna nerota ar augstu apgrieziena skaitu, bet gan ļoti lēni. Tomēr lielākajā daļā elektroģeneratoru, lai ģenerētu elektroenerģiju vēlamā sprieguma līmenī, nepieciešama augsta rotācijas ātrumu. Tāpēc jābūt kādam ātruma paaugstināšanas risinājumam, lai sasniegtu ģeneratora vārta augsto rotācijas ātrumu. Vēja turbīnas pārnesumu bloks to dara. Pārnesumu bloks paaugstina ātrumu līdz daudz augstākai vērtībai. Piemēram, ja pārnesumu bloka attiecība ir 1:80 un ja lēnais galvenais vārts rotē ar 15 apgriezieniem minūtē, pārnesumu bloks paaugstinās ģeneratora vārta ātrumu līdz 15 × 80 = 1200 apgriezeniem minūtē.

Ģeneratoris

Ģeneratoris ir elektriskais ierīce, kas pārveido mehānisko enerģiju, ko saņem no vārta, par elektrisko enerģiju. Parasti mēs modernās vēja turbīnās izmantojam indukcijas ģeneratorus. Iepriekš populāri bija sinhronie ģeneratori šim mērķim. Dažās vēja turbīnās tiek izmantoti pastāvīgo magnētu DC ģeneratori. Vārta ātrumu var padarīt augstu, izmantojot pārnesumu bloka komplektu, taču mēs nevaram padarīt vārta ātrumu nemainīgu. Var būt vārta ātruma svārstības, jo tas atkarīgs no vēja ātruma. Tāpēc arī rotora ātrums mainās. Šīs izmaiņas ietekmē ģenerēto elektriskās enerģijas frekvenci un spriegumu. Lai novērstu šīs problēmas, mēs parasti izmantojam indukcijas ģeneratoru šim mērķim.

Jo indukcijas ģeneratoris vienmēr ģenerē elektroenerģiju, kas sinhronizēta ar savienoto tīklu, neatkarīgi no rotora ātruma. Ja mēs izmantojam trīsfāzes sinhrono ģeneratoru, tad mēs pirmāk retifikējam izvadei DC, un pēc tam to pārveidojam AC ar vēlamu spriegumu un frekvenci, izmantojot invertora shēmu. Jo alternējošā enerģija, ko ģenerē sinhronais ģeneratoris, nav nemainīga sprieguma un frekvences ziņā, bet gan mainās ar rotora ātrumu. Tāpēc, dažos gadījumos, mēs izmantojam DC ģeneratoru šim mērķim. Šajos gadījumos, no ģeneratora iegūtā DC jauda tiek invertēta AC ar vēlamu spriegumu un frekvenci, pirms to pieslēdz tīklam.

Jaudas pārveidotājs