اصول کار توربین بادی

بادگرد چگونه کار می‌کند؟

روی قله برج پشتیبان با ارتفاع کافی، توربین هوایی با بال‌های بزرگ نصب شده است. هنگامی که باد به بال‌های توربین برخورد می‌کند، توربین به دلیل طراحی و جهت‌گیری بال‌های روتور می‌چرخد. محور توربین با یک ژنراتور الکتریکی متصل می‌شود. خروجی ژنراتور از طریق سیم‌های برق جمع‌آوری می‌شود.

عملکرد بادگرد

هنگامی که باد به بال‌های روتور برخورد می‌کند، بال‌ها شروع به چرخش می‌کنند. روتور توربین به یک گیربکس با سرعت بالا متصل است. گیربکس چرخش روتور را از سرعت پایین به سرعت بالا تبدیل می‌کند. محور با سرعت بالا از گیربکس با روتور ژنراتور متصل می‌شود و بنابراین ژنراتور الکتریکی با سرعت بالاتر کار می‌کند. برای ارائه انگیزه لازم به سیم‌پیچ مغناطیسی سیستم میدان ژنراتور، یک اکسیتیتور لازم است تا بتواند برق مورد نیاز را تولید کند. ولتاژ تولید شده در ترمینال‌های خروجی آلترناتور متناسب با هم زمان سرعت و فلوید میدان آلترناتور است. سرعت توسط قدرت باد کنترل می‌شود که خارج از کنترل است. بنابراین برای حفظ یکنواختی قدرت خروجی از آلترناتور، باید انگیزه بر اساس دسترسی به قدرت باد طبیعی کنترل شود. جریان اکسیتیتور توسط کنترل‌کننده توربین کنترل می‌شود که سرعت باد را تشخیص می‌دهد. سپس ولتاژ خروجی ژنراتور الکتریکی (آلترناتور) به یک مستقیم‌کننده داده می‌شود که خروجی آلترناتور را به DC مستقیم می‌کند. سپس این خروجی DC مستقیم به واحد تبدیل خط داده می‌شود تا به AC ثابت تبدیل شود که در نهایت با کمک ترانسفورماتور بالا بردن ولتاژ به شبکه انتقال الکتریکی یا شبکه انتقال انتقال می‌یابد. یک واحد اضافی برای تأمین توان به اجزای داخلی بادگرد (مانند موتور، باتری و غیره) استفاده می‌شود، این واحد به عنوان واحد تأمین داخلی شناخته می‌شود.
دو مکانیزم کنترل دیگر به یک بادگرد بزرگ مدرن متصل شده است.

• کنترل جهت بال‌های توربین.

• کنترل جهت صفحه توربین.

جهت بال‌های توربین از مرکز بال‌ها کنترل می‌شود. بال‌ها با استفاده از یک سیستم چرخشی از طریق دنده‌ها و موتور الکتریکی کوچک یا سیستم چرخشی هیدرولیکی به مرکز متصل می‌شوند. این سیستم می‌تواند به صورت الکتریکی یا مکانیکی کنترل شود بسته به طراحی آن. بال‌ها بسته به سرعت باد می‌چرخند. این تکنیک را کنترل پیچ گویند. این کنترل بهترین جهت ممکن برای بال‌های توربین در جهت باد را فراهم می‌کند تا بتوان بهینه‌ترین قدرت باد را به دست آورد.

جهت ناکل یا تمام بدنه توربین می‌تواند در جهت تغییرات باد حرکت کند تا حداکثر انرژی مکانیکی از باد به دست آید. سرعت و جهت باد توسط آنیومتر (دستگاه‌های خودکار اندازه‌گیری سرعت) با پره‌های بادی که به بالای پشت ناکل متصل شده‌اند تشخیص داده می‌شود. سیگنال به یک سیستم کنترلی مبتنی بر میکروپروسسور الکترونیکی برگردانده می‌شود که موتور یاور را کنترل می‌کند که با استفاده از سیستم دنده‌ای کل ناکل را در جهت باد می‌چرخاند.
نمودار بلوکی داخلی یک بادگرد