Zasada działania turbiny wiatrowej

Jak działa turbina wiatrowa?

Na szczycie odpowiednio wysokiej wieży podtrzymującej znajduje się tarcza z dużymi łopatkami. Gdy wiatr uderza w łopatki turbiny, turbina zaczyna się obracać dzięki konstrukcji i ustawieniu łopatek. Wał turbiny jest połączony z generatorzem elektrycznym. Wydajność generatora jest zbierana poprzez przewody elektryczne.

Działanie turbiny wiatrowej

Gdy wiatr uderza w łopatki rotora, łopatki zaczynają się obracać. Rotor turbiny jest połączony z przekładnią o wysokim obrocie. Przekładnia przekształca obrót rotora z niskiej prędkości na wysoką. Wysokoobrotowy wał z przekładni jest połączony z rotorowym generatorem, co powoduje, że generator elektryczny pracuje z większą prędkością. Do uzyskania wymaganej ekscytacji cewki magnetycznej systemu pola generatora potrzebny jest wzmacniacz. Generowane napięcie na wyjściowych terminalach alternatora jest proporcjonalne do prędkości i natężenia pola alternatora. Prędkość jest kontrolowana przez moc wiatru, która jest niezależna. Aby utrzymać jednolitość mocy wyjściowej z alternatora, ekscytacja musi być kontrolowana w zależności od dostępności naturalnej mocy wiatru. Prąd wzmacniacza jest kontrolowany przez regulator turbiny, który wykrywa prędkość wiatru. Następnie napięcie wyjściowe generatora elektrycznego (alternatora) jest kierowane do prostownika, gdzie wyjście alternatora jest prostowane do DC. Następnie to prostowane wyjście DC jest kierowane do jednostki konwersji liniowej, aby przekształcić je w stabilizowane wyjście AC, które jest ostatecznie podawane do sieci elektroenergetycznej lub sieci przesyłowej za pomocą transformatora wzmacniającego. Dodatkowa jednostka służy do zasilania wewnętrznych urządzeń pomocniczych turbiny wiatrowej (jak silnik, akumulator itp.), ta jednostka nazywana jest Jednostką Zasilania Wewnętrznego.
Do nowoczesnej dużej turbiny wiatrowej są również dołączone dwa inne mechanizmy kontroli.

• Kontrolowanie orientacji łopatek turbiny.

• Kontrolowanie orientacji twarzy turbiny.

Orientacja łopatek turbiny jest sterowana z centralnego hubu łopatek. Łopatki są przytwierdzone do centralnego hubu za pomocą układu obrotowego z przekładniami i małym silnikiem elektrycznym lub hydraulicznym systemem obrotowym. System może być sterowany elektronicznie lub mechanicznie, w zależności od jego projektu. Łopatki są obracane w zależności od prędkości wiatru. Ta technika nazywana jest kontrolą nachylenia. Zapewnia ona najlepsze możliwe ustawienie łopatek turbiny wzdłuż kierunku wiatru, aby uzyskać zoptymalizowaną moc wiatrową.

Orientacja naczółka lub całego ciała turbiny może podążać za zmieniającym się kierunkiem wiatru, aby maksymalizować wykorzystanie mechanicznej energii z wiatru. Kierunek wiatru oraz jego prędkość są wykrywane przez anemometr (automatyczne urządzenie do pomiaru prędkości) z wiatrowskazem zamontowanym na tylnym górnym końcu naczółka. Sygnał jest przekazywany do mikroprocesorowego systemu sterowania, który steruje silnikiem yaw, który obraca cały naczółek za pomocą układu przekładni, aby ustawić turbinę wzdłuż kierunku wiatru.
Wewnętrzny diagram blokowy turbiny wiatrowej