Grunnleggende konstruksjon av vindkraftanløp
Hoveddeler av Vindkraftverk
Tårnet til Vindkraftverket
Tårnet er en viktig del av vindkraftverket som støtter alle de andre delene. Det støtter ikke bare kraftverket, men hever det opp til en høyde slik at bladene roterer trygt. I tillegg må vi opprettholde tårnets høyde for at det skal få nok vind. Tårnets høyde avhenger av kraftverkets effektkapasitet. Tårnene i kommersielle vindkraftverk varierer vanligvis mellom 40 og 100 meter. Disse tårnene kan være enten rørstål, gittertårn eller betontårn. Vi bruker rørståltårn for store vindkraftverk. Disse produseres normalt i seksjoner på 30 til 40 meter.
Hver seksjon har flens med hull. Slike seksjoner monteres sammen ved hjelp av mutter og bult på stedet for å danne et komplett tårn. Det ferdige tårnet har en svakt konisk form for bedre mekanisk stabilitet. Gittertårn monteres av forskjellige stål- eller GI-vinkler eller rør. Alle elementer boltes eller lages sammen for å danne et komplett tårn av ønsket høyde. Kostnadene for slike tårn er mye lavere enn for rørståltårn, men de ser ikke like gode ut. Selv om transport, montering og vedlikehold er enkle, unngår man gjerne gittertårn i moderne vindkraftverk på grunn av dets utseende. Det finnes også en annen type tårn brukt for små vindkraftverk, og dette er guyed pole tårn. Guyed pole tårn er en enkelt vertikal stolpe støttet av guy tråder fra ulike sider. På grunn av antall guy tråder, er det vanskelig å få tilgang til foten av tårnet. Av denne grunn unngår vi denne typen tårn i landbrukssoner.
Det er en annen type vindkraftverktårn brukt for små anlegg, og dette er en hybridtype tårn. Hybridtype tårn er også en guy-type tårn, men den eneste forskjellen er at i stedet for å bruke en enkelt stolpe midt i, bruker det et tynt og høyt gittertype tårn. Hybridtype tårn er en kombinasjon av både gittertype og guy-type tårn.
Nacelle i Vindkraftverket
Nacelle er en stor boks eller kiosk som sitter på tårnet og inneholder alle komponentene i vindkraftverket. Den inneholder en elektrisk generator, strømtransformator, girboks, turbinestyring, kabler, en yaw drive.
Rotorblader i Vindkraftverket
Bladene er de viktigste mekaniske delene i et vindkraftverk. Bladene konverterer vindenergi til bruksbar mekanisk energi. Når vinden treffer bladene, roterer de. Denne rotasjonen overfører sin mekaniske energi til aksen. Bladene designes som flyvinger. Vindkraftverksbladene kan være 40 til 90 meter lange. Bladene må være mekanisk sterke nok til å takle sterk vind, selv under storm. Samtidig må vindkraftverksbladene være så lette som mulig for å gi glatt rotasjon av bladene. For dette lages bladene av fiberglass og karbonfiberlag på syntetisk forsterkning.
I et moderne kraftverk monteres vanligvis tre identiske blader til en sentral hub ved hjelp av mutter og bult. Hvert identiske blad er justert med 120o til hverandre. Prosessen gir en bedre fordeling av masse og gir systemet mer jevn rotasjon.
Aksen i Vindkraftverket
Aksen direkte koblet til hubben er en lavhastighetsakse. Når bladene roterer, snurrer denne aksen med samme omdreiningstall som den roterende hubben. Vi kobler denne aksen direkte til den elektriske generatoren i tilfeller med lavhastighetsgenerator. Men i de fleste tilfeller er den lavhastighetsaksen koblet til en høyhastighetsakse gjennom en girboks. På denne måten overfører rotorbladene sin mekaniske energi til aksen, som til slutt går inn i en elektrisk generator.
Girboks
Vindkraftverket roterer ikke i høy hastighet, men snarere kjekt i lav hastighet. Men de fleste elektriske generatorene krever høyhastighetsrotasjon for å generere strøm på ønsket spenningsnivå. Derfor må det være noen fartmultipliserende arrangementer for å oppnå høy hastighet av generatoraksen. Girboksen i vindkraftverket gjør dette. Girboksen øker hastigheten til mye høyere verdi. For eksempel, hvis girboksfaktoren er 1:80 og hvis omdreiningstallet til den lavhastighetsaksen er 15, vil girboksen øke hastigheten av generatoraksen til 15 × 80 = 1200 omdringer per minutt.
Generator
Generatoren er et elektrisk enhet som konverterer mekanisk energi mottatt fra aksen til elektrisk energi. Vanligvis bruker vi induksjonsgeneratorene i moderne vindkraftverk. Tidligere var synkrongeneratorene populære for dette formålet. Permanent magnet DC-generator ble også brukt i noen vindkraftverk. Hastigheten av aksen kan økes ved hjelp av girboksmontering, men vi kan ikke gjøre aksenhastigheten konstant. Det kan være variasjon i aksenhastigheten siden den avhenger av vindhastighet. Så, rotasjonshastigheten varierer også. Dette påvirker frekvensen, spenningen av den genererte elektriske kraften. For å overkomme disse problemene, bruker vi normalt en induksjonsgenerator for dette formålet.
Fordi induksjonsgenerator alltid produserer elektrisk kraft synkronisert med den tilkoblede nettet uansett rotorens hastighet. Hvis vi bruker trefas-synkrongenerator, rektifiserer vi først utgangskraften til DC og konverterer deretter til AC med ønsket spenning og frekvens ved hjelp av inverterkrets. Fordi den alternerende kraften generert av synkrongenerator ikke er konstant i spenning og frekvens, men den varierer med rotorens hastighet. Av samme grunn, bruker vi i noen tilfeller en DC-generator for dette formålet. I disse tilfellene inverteres utgangs-DC-kraften til AC med ønsket spenning og frekvens, før den matas inn i nettet.
Strømtransformator
Fordi vind ikke alltid er konstant, så er den elektriske potensialen generert fra en generator ikke konstant, men vi trenger en veldig stabil spenning for å matte nettet. En strømtransformator er et elektrisk enhet som stabiliserer den alternerende utgående spenningen overført til nettet.
Turbinestyring
