Osnovna konstrukcija vetroelektrane

Glavni delovi vetrenog turbinogeneratara

Toranj vetrenog turbinogeneratara

Toranj je veoma važan deo vetrenog turbinogeneratara koji podržava sva ostala dela. On ne samo podržava turbinu, već i podiže je na dovoljnu visinu kako bi se njene lepe bile na sigurnoj visini tokom rotacije. Takođe, moramo održavati visinu toranja kako bi mogao da dobije dovoljno jak vetar. Visina toranja završno zavisi od snage vetrenog turbinogeneratara. Torani u komercijalnim vetropreobrazovnicama obično su u opsegu od 40 metara do 100 metara. Ovi torani mogu biti bušasti čelikeni, rešetasti ili betonski. Koristimo bušasti čelikeni toranj za velike vetrene turbine. Ovi se obično proizvode u sekcijama dužine od 30 do 40 metara.Svaka sekcija ima flange sa otvorima. Takve se sekcije spajaju na mestu pomoću vijaka i matica kako bi formirale kompletni toranj. Kompletni toranj ima blago konusast oblik kako bi obezbedio bolju mehaničku stabilnost. Rešetasti toranj sastavljamo od različitih članova od čelika ili galvanizovanih kutija ili cevi. Svi članovi su spojeni vijakima ili zavarani kako bi formirali potpuni toranj željene visine. Cena ovih torana je mnogo niža nego cena čelikenih bušastih torana, ali estetski izgledaju lošije nego čelikeni bušasti torani. Iako transport, montaža i održavanje su laka, ipak se izbegava korišćenje rešetastih torana u modernim vetropreobrazovnicama zbog njihovog estetskog izgleda. Postoji još jedan tip torana koji se koristi za male vetrene turbine, a to je toranj sa podupiranjem. Toranj sa podupiranjem je jedan vertikalni stub podržan kablom sa različitih strana. Zbog brojnog podupiranja teško je pristupiti podnožju torana. Zbog toga se ovaj tip torana izbegava u poljoprivredu.

Postoji još jedan tip torana za male instalacije, a to je hibridni tip torana. Hibridni tip torana takođe je toranj sa podupiranjem, ali jedina razlika je ta što umesto upotrebe jednog stuba u sredini koristi tanak i visok rešetasti toranj. Hibridni tip torana predstavlja kombinaciju rešetastog i torana sa podupiranjem.

Naselje vetrenog turbinogeneratara

Naselje je velika kutija ili kiosk koji stoji na toranju i sadrži sve komponente vetrenog turbinogeneratara. Sadrži električni generator, pretvarač struje, mjenjač, kontroler turbine, kable, pogonski motor za rotaciju.

Rotorske lepe vetrenog turbinogeneratara

Lepe su glavne mehaničke komponente vetrenog turbinogeneratara. Lepe pretvaraju energiju vetra u korisnu mehaničku energiju. Kada vetar udari na lepe, one se okreću. Ova rotacija prenosi svoju mehaničku energiju na valjak. Lepe dizajnirane su kao krilca aviona. Lepe vetrenog turbinogeneratara mogu biti dugacke od 40 metara do 90 metara. Lepe treba da budu mehanički dovoljno jake da izdrže jak vetar, čak i tokom oluje. U isto vreme, lepe treba da budu izrađene što lagane kako bi omogućile gladku rotaciju. Za to, lepe izrađujemo od staklastih vlakana i slojeva ugljenih vlakana na sintetičkoj osnovi.

U modernoj turbine, obično tri identične lepe su montirane na centralni hub pomoću vijaka i matica. Svaka identična lepa je poravnata na 120o jedna prema drugoj. Ovaj proces omogućava bolju distribuciju mase i daje sistemu glađu rotaciju.

Valjak vetrenog turbinogeneratara

Valjak direktno povezan sa hubom je niskobrzinski valjak. Kada se lepe okreću, ovaj valjak se okreće sa istim okretajima kao i okrećen hub. Direktno spajamo ovaj valjak na električni generator u slučaju niskobrzinskog generatora. Ali u većini slučajeva, niskobrzinski glavni valjak je spregnut s visokobrzinskim valjakom kroz mjenjač. Na taj način, lepe prenose svoju mehaničku energiju na valjak koji konačno ulazi u električni generator.

Mjenjač

Vetreni turbinogenerator se ne okreće na visoku brzinu, već se lagano okreće na nisku brzinu. Međutim, većina električnih generatora zahteva visokobrzinsku rotaciju kako bi generisala struju na željenoj naponskoj razini. Stoga, mora postojati neki uređaj za povećanje brzine kako bi se postigla visoka brzina valjka generatora. Mjenjač vetrenog turbinogeneratara to radi. Mjenjač povećava brzinu na mnogo veću vrednost. Na primjer, ako je odnos mjenjača 1:80 i ako je broj okretaja niskobrzinskog glavnog valjka 15, mjenjač će povećati brzinu valjka generatora na 15 × 80 = 1200 okretaja u minuti.

Generator

Generator je električni uređaj koji pretvara mehaničku energiju koju prima od valjka u električnu energiju. Obično, u modernim vetrenim turbinama koristimo induktivne generatore. Prethodno, sinkroni generatori bili su popularni za tu svrhu. Generatori sa stalnim magnetom takođe se koriste u nekim vetrenim turbinama. Brzinu valjka možemo povećati koristeći sklop mjenjača, ali ne možemo da napravimo brzinu valjka konstantnom. Može doći do fluktuacija u brzini valjka jer zavisi od brzine vetra. Stoga, varira i brzina rotora. Ova varijacija utiče na frekvenciju, napon generisane električne energije. Da bismo prevazili ove probleme, obično koristimo induktivni generator za tu svrhu.

Zbog toga, induktivni generator uvijek proizvodi električnu energiju sinhronizovanu sa povezanom mrežom, bez obzira na brzinu rotora. Ako koristimo trofazni sinkroni generator, onda najpre ispravljamo izlaznu snagu na DC, a zatim je pretvaramo u AC željene naponske i frekvencijske karakteristike pomoću inverzne šeme. Zato što je alternativna snaga generisana sinkronim generatorom nije konstantna po naponu i frekvenciji, već varira sa brzinom rotora. Zbog istog razloga, u nekim slučajevima koristimo DC generator za tu svrhu. U tim slučajevima, izlazna DC snaga iz generatora se inverzuje u AC željene naponske i frekvencijske karakteristike, prije nego što se prenese na mrežu.

Pretvarač struje

Kako vetar nije uvek konstantan, električni potencijal generisan od generatora nije konstantan, ali nam je potreban vrlo stabilan napon da bi se preneo na mrežu. Pretvarač struje je električni uređaj koji stabilizuje izlazni napon koji se prenosi na mrežu.