Princip fungování větrné turbíny

Jak funguje větrný turbín?

Na vrcholu podpěrné věže dostatečné výšky je připevněn větrný turbín s velkými lopatkami. Když vítr dopadá na lopatky turbínu, turbín se díky návrhu a uspořádání lopatek rotoru otáčí. Hřídel turbínu je spojena s elektrickým generátorem. Výstup generátoru je sbírán prostřednictvím elektrických kabelů.

Funkce větrného turbínu

Když vítr dopadá na lopatky rotoru, lopatky začínají otáčet. Rotor turbínu je spojen s rychlostním převodovkou. Převodovka transformuje otáčení rotoru z nízké rychlosti na vysokou rychlost. Vysokorychlostní hřídel z převodovky je spojena s rotorem generátoru, což umožňuje, aby elektrický generátor pracoval na vyšší rychlosti. Pro správné napájení magnetické cívky systému pole generátoru je potřeba excitér, který vygeneruje požadovanou energii. Generované napětí na výstupních terminálech alternátoru je úměrné jak rychlosti, tak toku pole alternátoru. Rychlost je ovlivněna větrem, který není možné ovládat. Proto pro udržení konstanty výstupní energie z alternátoru musí být excitace řízena podle dostupnosti přírodní větrné energie. Proud excitéra je řízen kontrolním systémem turbínu, který měří rychlost větru. Poté výstupní napětí elektrického generátoru (alternátoru) je vedeno do obdélníkového článku, kde se výstup alternátoru převede na stejnosměrný proud. Tento převedený stejnosměrný výstup je pak předán do článku pro převod na stabilizovaný střídavý proud, který je nakonec zaveden do elektřinové distribuční sítě nebo distribuční sítě s pomocí transformátoru pro zvýšení napětí. Další jednotka se používá k poskytnutí energie interním pomocným zařízením větrného turbínu (např. motor, baterie atd.), toto se nazývá Jednotka interního zásobování.
Moderní velké větrné turbíny mají navíc dvě další řídící mechanismy.

• Řízení orientace lopatek turbínu.

• Řízení orientace tváře turbínu.

Orientace lopatek turbínu je řízena z centrálního hubu lopatek. Lopatky jsou připojeny k centrálnímu hubu s pomocí otáčejícího se systému skrze ozubené kolečko a malý elektrický motor nebo hydraulický rotační systém. Systém může být elektricky nebo mechanicky řízen, v závislosti na jeho návrhu. Lopatky jsou pootočeny podle rychlosti větru. Tato technika se nazývá řízení sklonu. Poskytuje nejlepší možnou orientaci lopatek turbínu ve směru větru, aby byla dosažena optimalizovaná větrná energie.

Orientace nacelle nebo celého těla turbínu může následovat směr změny větru, aby bylo maximalizováno využití mechanické energie z větru. Směr větru spolu s jeho rychlostí je detekován anemometrem (automatickým měřicím zařízením rychlosti) s větrnými kýly připevněnými na zadní horní část nacelle. Signál je vrácen do elektronického mikroprocesorového řídicího systému, který řídí yaw motor, který otáčí celou nacelle s ozubeným kolečkem, aby se obrátila do směru větru.
Interní blokový diagram větrného turbínu