Podstawowa konstrukcja turbiny wiatrowej

Główne części turbiny wiatrowej

Wieża turbiny wiatrowej

Wieża jest bardzo ważną częścią turbiny wiatrowej, która wspiera wszystkie inne części. Nie tylko wspiera turbinę, ale podnosi ją na odpowiednią wysokość, aby jej końce łopatek były na bezpiecznej wysokości podczas obrotu. Ponadto musimy utrzymać wysokość wieży, aby mogła otrzymać wystarczająco silny wiatr. Wysokość wieży zależy od mocy turbiny wiatrowej. Wysokość wież w komercyjnych elektrowniach wiatrowych zazwyczaj wynosi od 40 do 100 metrów. Te wieże mogą być tubularnymi stalowymi wieżami, kratownicowymi lub betonowymi. Używamy tubularnej stalowej wieży dla dużych turbin wiatrowych. Zwykle są one wyprodukowane w sekcjach o długości 30 do 40 metrów.Każda sekcja ma flansy z otworami. Takie sekcje są montowane za pomocą śrub i nakrętek na miejscu, tworząc pełną wieżę. Cała wieża ma lekko stożkowy kształt, co zapewnia lepszą mechaniczną stabilność. Kratownicową wieżę montujemy z różnych elementów stali lub kątów GI. Wszystkie elementy są przymocowane lub spawane, tworząc pełną wieżę o żądanej wysokości. Koszt tych wież jest znacznie niższy niż stalowej tubularnej wieży, ale estetycznie nie wygląda tak dobrze jak stalowa tubularna wieża. Mimo że transport, montaż i konserwacja są stosunkowo łatwe, używanie kratownicowych wież unika się w nowoczesnych elektrowniach wiatrowych ze względu na ich wygląd. Istnieje jeszcze jeden typ wieży używany dla małych turbin wiatrowych, a to jest wieża wsparta guyami. Wieża wsparta guyami to pojedyncza pionowa słup wsparta przez guyowe druty z różnych stron. Ze względu na liczbę guyowych drutów trudno uzyskać dostęp do podstawy wieży. Dlatego unika się tego typu wieży na polach rolnych.

Istnieje jeszcze jeden typ wieży turbiny wiatrowej używany w małych elektrowniach, a to jest hybrydowa wieża. Hybrydowa wieża to również wieża wsparta guyami, ale jedyną różnicą jest to, że zamiast używać pojedynczego słupa w środku, używa cienkiej i wysokiej kratownicowej wieży. Hybrydowa wieża to hybryda zarówno kratownicowej, jak i wspartej guyami wieży.

Nadlewa turbiny wiatrowej

Nadlewa to duża skrzynia lub budka, która siedzi na wieży i mieści wszystkie komponenty turbiny wiatrowej. Mieści generator elektryczny, przekształtnik mocy, przekładnię, sterownik turbiny, przewody, napęd yaw.

Lopaty rotora turbiny wiatrowej

Lopaty to główne części mechaniczne turbiny wiatrowej. Lopaty przekształcają energię wiatru w użyteczną energię mechaniczną. Gdy wiatr uderza w lopaty, one obracają się. To obroty przekazują swoją mechaniczną energię do wału. Projektujemy lopaty podobnie do skrzydeł samolotów. Lopaty turbiny wiatrowej mogą mieć długość od 40 do 90 metrów. Lopaty powinny być mechanicznie wystarczająco mocne, aby wytrzymać silny wiatr, nawet podczas burzy. Jednocześnie lopaty turbiny wiatrowej powinny być wykonane tak lekko, jak to możliwe, aby ułatwić płynne obroty lopat. Dlatego wykonujemy lopaty z warstw włókna szklanego i węglowego na syntetycznym wzmacniaczu.

W nowoczesnej turbinie zazwyczaj trzy identyczne lopaty są montowane do centralnego huba za pomocą śrub i nakrętek. Każda identyczna lopata jest ustawiona pod kątem 120o względem siebie. Proces ten zapewnia lepsze rozłożenie masy i daje systemowi bardziej płynne obroty.

Wał turbiny wiatrowej

Wał bezpośrednio połączony z hubem to wał niskoprężnościowy. Gdy lopaty się obracają, ten wał obraca się z tą samą prędkością obrotową, co obracający się hub. Ten wał jest bezpośrednio połączony z generatorem elektrycznym w przypadku niskoprężnościowego generatora. Ale w większości przypadków, wał niskoprężnościowy jest sprzężony z wałem wysokoprężnościowym przez przekładnię. W ten sposób, lopaty rotora przekazują swoją mechaniczną energię do wału, który ostatecznie wprowadza ją do generatora elektrycznego.

Przekładnia

Turbina wiatrowa nie obraca się z wysoką prędkością, raczej obraca się delikatnie z niską prędkością. Ale większość generatorów elektrycznych wymaga wysokiej prędkości obrotowej, aby wygenerować prąd o pożądanej wartości napięcia. Dlatego musi istnieć jakieś urządzenie do mnożenia prędkości, aby osiągnąć wysoką prędkość wału generatora. Przekładnia turbiny wiatrowej wykonuje tę funkcję. Przekładnia zwiększa prędkość do znacznie wyższej wartości. Na przykład, jeśli stosunek przekładni wynosi 1:80, a prędkość obrotowa wału niskoprężnościowego wynosi 15, przekładnia zwiększy prędkość wału generatora do 15 × 80 = 1200 rpm.

Generator

Generator to urządzenie elektryczne, które przekształca mechaniczną energię otrzymywaną z wału w energię elektryczną. Zwykle w nowoczesnych turbinach wiatrowych używamy generatorów indukcyjnych. Dawniej popularne były generator