Основна конструкція вітрової турбіни

Основні частини вітрової турбіни

Вежа вітрової турбіни

Вежа є дуже важливою частиною вітрової турбіни, яка підтримує всі інші частини. Вона не тільки підтримує турбіну, але й піднімає її на достатню висоту, щоб кінці лопаток були на безпечній висоті під час обертання. Не тільки це, ми повинні підтримувати висоту вежі, щоб вона могла отримати достатньо сильний вітер. Висота вежі залежить від потужності вітрових турбін. Вежі турбін у комерційних вітрових електростанціях зазвичай мають висоту від 40 до 100 метрів. Ці вежі можуть бути трубчастими стальними, решітчастими або бетонними. Ми використовуємо трубчасті сталеві вежі для великих вітрових турбін. Зазвичай вони виготовляються в розділах довжиною 30-40 метрів.Кожен розділ має фланці з отворами. Такі розділи з'єднуються гайками і болтами на місцевості, формуючи повну вежу. Повна вежа має легку конічну форму, щоб забезпечити кращу механічну стабільність. Ми збираємо решітчасту вежу з різних деталей зі сталі або з оцинкованих кутків або труб. Всі деталі з'єднуються болтами або заварюються, формуючи повну вежу бажаної висоти. Вартість таких веж значно нижча, ніж стальних трубчастих, але вони не так привабливі з естетичної точки зору. Хоча транспортування, збирання та обслуговування досить прості, але використання решітчастих веж у сучасних вітрових турбінах уникнено через їх естетичний вигляд. Є ще один тип вежі, використовуваний для маленьких вітрових турбін, — це опорна вежа. Опорна вежа — це одинарний вертикальний стовп, підтримуваний опорними тросами з різних сторін. Через кількість опорних тросів важко отримати доступ до основи вежі. Тому цей тип вежі уникнено в сільськогосподарських полях.

Існує ще один тип вежі вітрової турбіни, використовуваний для невеликих електростанцій, — це гібридна вежа. Гібридна вежа також є опорною, але вона використовує високу решітчасту вежу замість одинарного стовпа посередині. Гібридна вежа є поєднанням обох типів — решітчастої та опорної.

Накель вітрової турбіни

Накель — це велика коробка або будівля, яка розташована на вежі та містить всі компоненти вітрової турбіни. Він містить електричний генератор, перетворювач потужності, редуктор, контролер турбіни, кабелі, привід курсу.

Роторні лопатки вітрової турбіни

Лопатки є основними механічними частинами вітрової турбіни. Лопатки перетворюють енергію вітру на корисну механічну енергію. Коли вітер ударяє в лопатки, вони обертаються. Це обертання передає свою механічну енергію валу. Ми проектуємо лопатки подібно до крил літаків. Лопатки вітрової турбіни можуть мати довжину від 40 до 90 метрів. Лопатки повинні бути механічно достатньо міцними, щоб витримати сильний вітер, навіть під час шторму. Однак, лопатки вітрової турбіни повинні бути максимально легкими, щоб сприяти плавному обертанню. Для цього, ми виготовляємо лопатки з складового волокна та карбонових шарів на синтетичному підсилювачу.

У сучасній турбіні, зазвичай три однакові лопатки прикріплені до центрального хабу за допомогою гайок і болтів. Кожна однакова лопатка розташована на 120o одна від одної. Цей процес забезпечує краще розподілення маси і дає системі більш плавне обертання.

Вал вітрової турбіни

Вал, безпосередньо з'єднаний з хабом, є низькоскоростним валом. Коли лопатки обертаються, цей вал обертається з тією ж кількістю обертів на хвилину, що і обертаючийся хаб. Ми безпосередньо з'єднуємо цей вал з електричним генератором у випадку низькоскоростного генератора. Але в більшості випадків, низькоскоростний головний вал з'єднується з високоскоростним валом через редуктор. Таким чином, лопатки ротора передають свою механічну енергію валу, який в кінцевому підсумку входить в електричний генератор.

Редуктор

Вітрова турбіна не обертається на високій швидкості, а натомість обертається повільно на низькій швидкості. Але більшість електричних генераторів потребують високої швидкості обертання, щоб генерувати електроенергію на бажаному напрузі. Тому повинен бути якийсь механізм збільшення швидкості, щоб досягти високої швидкості валу генератора. Редуктор вітрової турбіни виконує цю функцію. Редуктор збільшує швидкість до набагато більшої. Наприклад, якщо співвідношення редуктора становить 1:80, а кількість обертів низькоскоростного головного валу становить 15, редуктор збільшить швидкість валу генератора до 15 × 80 = 1200 обертів на хвилину.

Генератор

Генератор — це електричний пристрій, який перетворює механічну енергію, отриману від вала, на електричну енергію. Зазвичай, в сучасних вітрових турбінах ми використовуємо індукційні генератори. Раніше, синхронні генератори були популярними для цього призначення. Постійні магнітні DC-генератори також використовуються в деяких вітрових турбінах. Швидкість вала можна зробити високою за допомогою редуктора, але ми не можемо зробити швидкість вала постійною. Може бути флуктуація швидкості вала, оскільки вона залежить від швидкості вітру. Тому, швидкість ротора також змінюється. Ця зміна впливає на частоту, напругу генерованої електричної енергії. Щоб уникнути цих проблем, ми зазвичай використовуємо індукційний генератор для цього призначення.

Оскільки індукційний генератор завжди генерує електричну енергію, синхронізовану з підключеною мережею незалежно від швидкості ротора. Якщо ми використовуємо трифазний синхронний генератор, то спочатку прямокутну електроенергію прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною прямокутною пр