مبدأ عمل توربين الرياح
كيف تعمل توربينة الرياح؟
يوجد توربين هواء بأجنحة كبيرة مثبتة على قمة برج داعم بارتفاع كافٍ. عندما تضرب الرياح أجنحة التوربين، يدور التوربين بسبب تصميم وتوجيه أجنحة الدوار. يتم ربط عمود التوربين بمولد كهربائي. يتم جمع إنتاج المولد عبر أسلاك الكهرباء.
عملية عمل توربينة الرياح
عندما تضرب الرياح أجنحة الدوار، تبدأ الأجنحة في الدوران. يتم ربط دوار التوربين بعلبة تروس عالية السرعة. تقوم علبة التروس بتحويل دوران الدوار من سرعة منخفضة إلى سرعة عالية. يتم ربط العمود المرفوع من علبة التروس بدوار المولد الكهربائي وبالتالي يعمل المولد الكهربائي بسرعة أعلى. يحتاج المحرض لإعطاء التحفيز اللازم للفائف المغناطيسية لنظام المجال المولد بحيث يمكنه توليد الكهرباء المطلوبة. الجهد المتولد عند طرفي الخرج للمحول يتناسب مع السرعة وقوة المجال للمحول. تحكم السرعة بواسطة قوة الرياح والتي تكون خارجة عن السيطرة. ولذلك، للحفاظ على ثبات الطاقة الخارجة من المحول، يجب التحكم في التحفيز وفقًا لتوفر قوة الرياح الطبيعية. يتم التحكم في تيار المحرض بواسطة وحدة تحكم بالتوربين التي تحسس سرعة الرياح. ثم يتم تقديم الجهد الخارجي للمولد الكهربائي (المحول) إلى مستقيم حيث يتم تقويم خرج المحول إلى تيار مستمر. ثم يتم تقديم هذا الإخراج المستقيم إلى وحدة محول الخط لتغييره إلى إخراج تيار متردد مستقر والذي يتم تغذيته في النهاية إلى شبكة نقل الكهرباء أو الشبكة الكهربائية بمساعدة محول الرفع. يتم استخدام وحدة إضافية لتزويد الطاقة للأجهزة المساعدة الداخلية للتوربينة (مثل المحرك، البطارية، وما إلى ذلك)، وهذا يسمى وحدة التغذية الداخلية.
هناك آليتان للتحكم أخريتان مرفقتان بتوربينات الرياح الحديثة الكبيرة.
التحكم في توجيه أجنحة التوربين.
التحكم في توجيه وجه التوربين.
يتم التحكم في توجيه أجنحة التوربين من مركز القاعدة للأجنحة. يتم توصيل الأجنحة بالمركز الرئيسي بواسطة ترتيب دوّار من خلال علب التروس والمحرك الكهربائي الصغير أو نظام الدوران الهيدروليكي. يمكن أن يكون النظام متحكمًا به كهربائيًا أو ميكانيكيًا اعتمادًا على تصميمه. يتم تدوير الأجنحة بناءً على سرعة الرياح. تسمى هذه التقنية بالتحكم في الانحناء. توفر أفضل توجيه ممكن لأجنحة التوربين على طول اتجاه الرياح للحصول على استغلال الأمثل لطاقة الرياح.
يمكن لتوجيه الناكل أو الجسم بأكمله للتوربين أن يتبع اتجاه الرياح المتغير لزيادة استخراج الطاقة الميكانيكية من الرياح. يتم حسّاس سرعة الرياح واتجاهها بواسطة آنيومتر (أجهزة قياس السرعة التلقائية) مع شرفات الرياح المثبتة على الجزء العلوي الخلفي للناكل. يتم إرسال الإشارة إلى نظام تحكم إلكتروني مبني على المعالج الدقيق الذي يتحكم في محرك الياو الذي يدور الناكل بأكمله مع ترتيب علب التروس لمواجهة توربين الهواء على اتجاه الرياح.
مخطط كتلي داخلي لتوربينة الرياح
