Principe de fonctionnement de l'éolienne
Comment fonctionne une éolienne
Il y a une turbine à air avec de grandes pales fixées en haut d'une tour de support de hauteur suffisante. Lorsque le vent frappe les pales de la turbine, la turbine tourne en raison de la conception et de l'alignement des pales du rotor. L'arbre de la turbine est couplé à un générateur électrique. La production du générateur est collectée par des câbles électriques.
Fonctionnement d'une éolienne
Lorsque le vent frappe les pales du rotor, les pales commencent à tourner. Le rotor de la turbine est connecté à une boîte de vitesse à haute vitesse. La boîte de vitesse transforme la rotation du rotor de basse vitesse en haute vitesse. L'arbre de haute vitesse provenant de la boîte de vitesse est couplé au rotor du générateur, ce qui permet au générateur électrique de fonctionner à une vitesse plus élevée. Un exciteur est nécessaire pour fournir l'excitation requise au bobinage magnétique du système de champ du générateur afin qu'il puisse produire l'électricité requise. La tension générée aux bornes de sortie de l'alternateur est proportionnelle à la fois à la vitesse et au flux de champ de l'alternateur. La vitesse est déterminée par la puissance du vent, qui est hors de contrôle. Par conséquent, pour maintenir l'uniformité de la puissance de sortie de l'alternateur, l'excitation doit être contrôlée en fonction de la disponibilité de la puissance éolienne naturelle. Le courant de l'exciteur est contrôlé par un régulateur de turbine qui détecte la vitesse du vent. Ensuite, la tension de sortie du générateur électrique (alternateur) est fournie à un redresseur où la sortie de l'alternateur est redressée en continu. Ce courant continu rectifié est ensuite donné à un convertisseur de ligne pour le convertir en une sortie AC stabilisée qui est finalement alimentée soit dans un réseau de transmission électrique, soit dans un réseau de transport avec l'aide d'un transformateur élévateur. Une unité supplémentaire est utilisée pour alimenter les auxiliaires internes de l'éolienne (comme les moteurs, les batteries, etc.), cette unité est appelée Unité d'Alimentation Interne.
Il existe deux autres mécanismes de contrôle attachés à une grande éolienne moderne.
Contrôle de l'orientation des pales de la turbine.
Contrôle de l'orientation de la face de la turbine.
L'orientation des pales de la turbine est gouvernée depuis le moyeu de base des pales. Les pales sont fixées au moyeu central avec l'aide d'un dispositif rotatif à travers des engrenages et un petit moteur électrique ou un système hydraulique rotatif. Le système peut être commandé électriquement ou mécaniquement selon sa conception. Les pales pivotent en fonction de la vitesse du vent. Cette technique s'appelle le contrôle de pas. Elle fournit la meilleure orientation possible des pales de la turbine selon la direction du vent pour obtenir une puissance éolienne optimisée.
L'orientation de la nacelle ou de l'ensemble du corps de la turbine peut suivre la direction du vent changeant pour maximiser la récolte d'énergie mécanique du vent. La direction du vent ainsi que sa vitesse sont détectées par un anémomètre (dispositif de mesure automatique de la vitesse) avec des girouettes fixées au sommet arrière de la nacelle. Le signal est renvoyé à un système de contrôle basé sur un microprocesseur électronique qui commande le moteur de lacet qui fait tourner l'ensemble de la nacelle avec un dispositif d'engrenages pour orienter la turbine face au vent.
Un diagramme interne d'une éolienne
