풍력 터빈의 작동 원리

풍력 터빈은 어떻게 작동하는가?

충분한 높이의 지지 타워 상단에 큰 날개를 가진 공기 터빈이 있습니다. 바람이 터빈 날개에 부딪히면 로터 날개의 설계와 배열로 인해 터빈이 회전합니다. 터빈 축은 전기 발전기와 연결되어 있으며, 발전기의 출력은 전력 케이블을 통해 수집됩니다.

풍력 터빈의 작동

바람이 로터 날개에 부딪히면 날개가 회전하기 시작합니다. 터빈 로터는 고속 기어박스와 연결되어 있습니다. 기어박스는 로터의 회전을 저속에서 고속으로 변환합니다. 기어박스에서 나오는 고속 축은 발전기의 로터와 결합되며, 따라서 전기 발전기는 더 높은 속도로 작동합니다. 자기 코일에 필요한 자극을 제공하기 위해 엑시터가 필요하며, 이로써 발전기 필드 시스템이 필요한 전기를 생성할 수 있습니다. 교류발전기의 출력 단자에서 생성된 전압은 교류발전기의 속도와 필드 플럭스에 비례합니다. 속도는 제어할 수 없는 바람의 힘에 의해 결정되므로, 교류발전기의 출력 전력 균일성을 유지하기 위해서는 자연 바람의 힘에 따라 자극을 제어해야 합니다. 엑시터 전류는 풍속을 감지하는 터빈 컨트롤러에 의해 제어됩니다. 그런 다음 전기 발전기(교류발전기)의 출력 전압은 정류기에 공급되어 DC로 변환됩니다. 그 후 이 정류된 DC 출력은 안정화된 AC 출력으로 변환하는 라인 변환기 유닛에 공급되며, 이는 궁극적으로 승압 변압기의 도움으로 전기 전송 네트워크 또는 전송 그리드에 공급됩니다. 내부 보조 장치(모터, 배터리 등)에 전력을 공급하기 위한 추가 장치가 사용되며, 이를 내부 공급 장치라고 합니다.
현대적인 큰 풍력 터빈에는 두 가지 다른 제어 메커니즘이 첨부되어 있습니다.

• 터빈 날개의 방향 제어.

• 터빈 앞면의 방향 제어.

터빈 날개의 방향은 날개의 기본 허브에서 제어됩니다. 날개는 기어와 작은 전기 모터 또는 하이draulic 회전 시스템을 통해 중심 허브에 연결되어 있습니다. 시스템은 설계에 따라 전기적으로 또는 기계적으로 제어될 수 있습니다. 날개는 바람의 속도에 따라 회전합니다. 이 기술은 피치 제어라고 불립니다. 이는 최적의 바람 에너지를 얻기 위해 터빈 날개의 방향을 최적화합니다.

나셀 또는 터빈 전체의 방향은 바람의 방향 변화를 따라가며, 바람에서 최대한의 기계 에너지를 수확합니다. 바람의 방향과 속도는 나셀 상단 뒤쪽에 부착된 바람 속도 측정 장치(아나모미터)와 바람 방향 표시기(바이브)에 의해 감지됩니다. 신호는 전자 마이크로프로세서 기반 제어 시스템으로 전달되어 요 모터를 제어하여 기어 조립을 통해 나셀 전체를 바람의 방향으로 회전시킵니다.
풍력 터빈의 내부 블록 다이어그램