Принцип на работа на вятров турбина

Как работва вятърната турбина?

Има вятърна турбина с големи лопатки, прикрепени на върха на поддържаща кула на достатъчна височина. Когато вятърът удари лопатките на турбината, турбината се завърта поради конструкцията и ориентацията на роторните лопатки. Валът на турбината е свързан с електрическа генератор. Изходът от генератора се събира чрез електрически кабели.

Работа на вятърната турбина

Когато вятърът удари роторните лопатки, лопатките започват да се завъртат. Роторът на турбината е свързан с високоскоростна превключвателна кутия. Превключвателната кутия преобразува въртенето на ротора от ниска скорост в висока. Високоскоростният вал от превключвателната кутия е свързан с ротора на генератора, така че електрическият генератор работи на по-висока скорост. Екзитатор е нужен, за да даде необходимата екситация на магнитната бобина на полето на генератора, за да може да произведе необходимата електроенергия. Генерираното напрежение на изходните клеми на алтернатора е пропорционално както на скоростта, така и на полето на алтернатора. Скоростта се управлява от вятъра, който не може да бъде контролиран. За да се поддържа еднородността на изходната мощност от алтернатора, екситацията трябва да бъде контролирана в зависимост от наличието на естествен вятър. Токът на екзитатора се контролира от контролера на турбината, който засича скоростта на вятъра. После изходното напрежение на електрическия генератор (алтернатор) се подава на ректификатор, където изходът на алтернатора се преобразува в DC. След това този ректифициран DC изход се подава на линейна преобразувателна единица, за да се преобразува в стабилизиран AC изход, който в крайна сметка се подава или на електрическа предавателна мрежа, или на предавателна мрежа с помощта на преобразувател за повишаване на напрежението. Допълнителна единица се използва, за да достави енергия на вътрешните помагални устройства на вятърната турбина (като мотор, батерия и т.н.), това се нарича Вътрешна Поставяваща Единица.
Има други две контролни механизма, прикачени към модерна голяма вятърна турбина.

• Управление на ориентацията на лопатките на турбината.

• Управление на ориентацията на лицето на турбината.

Ориентацията на лопатките на турбината се управлява от основния хуб на лопатките. Лопатките са прикрепени към централния хуб с помощта на въртящо устройство чрез齿轮似乎没有完全翻译，让我继续完成剩余部分的翻译：

Лопатките на турбината са прикрепени към централния хуб чрез въртящо устройство с помощта на齿轮和轮系以及小型电动机或液压旋转系统。根据设计，该系统可以是电控或机械控制的。叶片根据风速进行偏转。这种技术称为桨距控制。它提供了沿风向的最佳可能的涡轮叶片方向，以获得优化的风能。

机舱或整个涡轮机体可以跟随变化的风向以最大化从风中获取的机械能。风速和风向通过安装在机舱顶部后部的风速计（自动测速装置）和风向标来感知。信号被反馈到基于电子微处理器的控制系统，该系统控制偏航电机，通过齿轮装置使整个机舱转向风的方向。
风力涡轮机的内部框图

Как работи вятърната турбина?

Има вятърна турбина с големи лопатки, прикрепени на върха на поддържаща кула на достатъчна височина. Когато вятърът удари лопатките на турбината, турбината се завърта поради конструкцията и ориентацията на роторните лопатки. Валът на турбината е свързан с електрическа генератор. Изходът от генератора се събира чрез електрически кабели.

Работа на вятърната турбина

Когато вятърът удари роторните лопатки, лопатките започват да се завъртат. Роторът на турбината е свързан с високоскоростна превключвателна кутия. Превключвателната кутия преобразува въртенето на ротора от ниска скорост в висока. Високоскоростният вал от превключвателната кутия е свързан с ротора на генератора, така че електрическият генератор работи на по-висока скорост. Екзитатор е нужен, за да даде необходимата екситация на магнитната бобина на полето на генератора, за да може да произведе необходимата електроенергия. Генерираното напрежение на изходните клеми на алтернатора е пропорционално както на скоростта, така и на полето на алтернатора. Скоростта се управлява от вятъра, който не може да бъде контролиран. За да се поддържа еднородността на изходната мощност от алтернатора, екситацията трябва да бъде контролирана в зависимост от наличието на естествен вятър. Токът на екзитатора се контролира от контролера на турбината, който засича скоростта на вятъра. После изходното напрежение на електрическия генератор (алтернатор) се подава на ректификатор, където изходът на алтернатора се преобразува в DC. След това този ректифициран DC изход се подава на линейна преобразувателна единица, за да се преобразува в стабилизиран AC изход, който в крайна сметка се подава или на електрическа предавателна мрежа, или на предавателна мрежа с помощта на преобразувател за повишаване на напрежението. Допълнителна единица се използва, за да достави енергия на вътрешните помагални устройства на вятърната турбина (като мотор, батерия и т.н.), това се нарича Вътрешна Поставяща Единица.
Има други две контролни механизма, прикачени към модерна голяма вятърна турбина.

• Управление на ориентацията на лопатките на турбината.

• Управление на ориентацията на лицето на турбината.

Ориентацията на лопатките на турбината се управлява от основния хуб на лопатките. Лопатките са прикрепени към централния хуб чрез въртящо устройство с помощта на зубчати колела и малък електромотор или хидравлическа въртяща система. Системата може да бъде електронно или механично контролирана, в зависимост от своята конструкция. Лопатките се завъртат в зависимост от скоростта на вятъра. Тази техника се нарича управление на ъгъла на наклон. Тя предоставя най-добрия възможен ъгъл на лопатките в посоката на вятъра, за да се получи оптимизирана вятърна енергия.

Ориентацията на наклона или цялото тяло на турбината може да следва посоката на променящия се вятър, за да се максимизира механичната енергия, извлечена от вятъра. Скоростта и посоката на вятъра се засичат от анемометър (автоматично устройство за измерване на скоростта) с вятърни пера, прикрепени към задната горна част на наклона. Сигналът се подава обратно на електронна микропроцесорна контролна система, която управлява мотора за наклон, който завърта целия наклон с помощта на зубчати колела, за да се обърне вятърната турбина в посоката на вятъра.
Вътрешна блок-схема на вятърна турбина