Szélpark működési elv

Működésükben hogyan működnek a szélturbínák?

Egy nagy szárnyakkal ellátott légturbina található egy elegendő magasságú támogató torony tetején. Amikor a szél a turbina szárnyaiba üt, a turbina a rotor szárnyak tervezése és elrendezése miatt elfordul. A turbinacsapágy azonosítva van egy elektromos generátorral. A generátor kimenetét elektromos huzallal gyűjtik össze.

Szélturbina működése

Amikor a szél a rotor szárnyaiba üt, a szárnyak elkezdnek forogni. A turbina rotorja csatlakoztatva van egy nagy sebességű sebességváltóhoz. A sebességváltó átalakítja a rotor forgást alacsony sebességről magas sebességre. A nagy sebességű csapágy a sebességváltóból kapcsolódik a generátor rotorához, így a elektromos generátor (alternátor) nagyobb sebességgel működik. Egy exciterre van szükség, hogy a generátor mezőrendszerének mágneses tekercséhez megfelelő excitationot adjon, hogy a szükséges elektromosságot generálja. Az alternátor kimeneti termináljainak generált feszültsége arányos mind a sebességgel, mind a mező fluxussal. A sebességet a szélerő szabályozza, ami kontrollon kívül áll. Ezért, hogy konzisztens legyen a kimeneti erő a generátorból, a szélerő elérhetőségének megfelelően kell szabályozni az excitationot. Az exciter áramát egy turbinszabályozó szabályozza, amely érzékeli a szélszintet. A elektromos generátor (alternátor) kimeneti feszültsége egy rectifikáló egységre adódik, ahol az alternátor kimenete DC-re alakítódik. Ezután ez a rectifikált DC kimenet egy vonal-konverteregységre adódik, hogy stabilizált AC kimenetet hozzon létre, ami végül vagy az elektromos továbbítási hálózatra, vagy a fokozó transzformátor segítségével a továbbítási hálózatra kerül. Egy extra egység szolgál a szélturbina belső segédberendezéseinél (pl. motor, akku stb.), ezt Belső Fedelemi Egységnek nevezzük.
Második szabályozó mechanizmus is tartozik a modern nagy szélturbinához.

• A turbina szárnyak orientációjának szabályozása.

• A turbina arcának orientációjának szabályozása.

A turbina szárnyak orientációja a szárnyak alap-hubjából irányított. A szárnyak csatlakoztatva vannak a középső hubhoz egy forgó rendszerrel, fogaskerekekkel és kis elektrikus motorkal vagy hidraulikus forgó rendszerrel. A rendszer elektromosan vagy mechanikusan irányítható, attól függően, hogy hogyan van tervezve. A szárnyak a szélszintektől függően billentek. A technika pitch control néven ismert. Ez a legoptimálisabb orientációt biztosítja a turbina szárnyaiban a szél irányában, hogy optimalizált szélerőt nyerjenek.

A nacelle vagy a turbina teljes testének orientációja követi a változó szélirányt, hogy maximalizálja a mechanikai energiaharcást a szélből. A szél iránya és sebessége egy anemométerrel (automatikus sebességmérő eszközökkel) és szélvaneval érzékeltetett, amely a nacelle hátsó részére rögzítve van. A jel visszatér egy elektronikus mikroprocesszor-alapú irányító rendszerhez, amely irányítja a yaw motort, amely a teljes nacelle forgatását a szél irányába szabályozza fogaskerekes rendszerrel.
Egy szélturbina belső blokkdiagramja