Принцип роботи вітрової турбіни

Як працює вітряний генератор?

На верху підтримуючої вежі достатньої висоти розташовані великі лопатки вітряного генератора. Коли вітер діє на лопатки, генератор обертається завдяки конструкції та розташуванню роторних лопаток. Вал генератора з'єднаний з електричним генератором. Вихідна електроенергія збирається через електричні кабелі.

Робота вітряного генератора

Коли вітер діє на роторні лопатки, лопатки починають обертатися. Ротор вітряного генератора з'єднаний з високоскоростним редуктором. Редуктор перетворює обертання ротора з низької швидкості на високу. Високоскоростний вал з редуктора з'єднаний з ротором генератора, і таким чином, електричний генератор працює на високій швидкості. Для надання необхідного захоложення магнітної катушці системи поля генератора потрібен ексайтер, щоб він міг генерувати необхідну електроенергію. Згенерований напруга на вихідних клемах альтернатора пропорційна як швидкості, так і потоку поля альтернатора. Швидкість регулюється вітровою енергією, яка є неконтрольованою. Тому для забезпечення стабільності вихідної енергії альтернатора, захоложення повинно контролюватися відповідно до доступності природної вітрової енергії. Струм ексайтера контролюється контролером вітряного генератора, який виявляє швидкість вітру. Потім вихідна напруга електричного генератора (альтернатора) подається на выпрямитель, де вихід альтернатора прямиться до постійного струму. Потім цей прямий струм подається до лінійного конвертора, щоб перетворити його на стабілізоване перемінне напругу, яке в кінцевому підсумку підсилюється і підключається до електричної мережі передачі або мережі передачі з допомогою трансформатора підвищення напруги. Додаткові блоки використовуються для забезпечення енергією внутрішніх допоміжних систем вітряного генератора (як-от двигун, акумулятор тощо), це називається внутрішнім блоком живлення.
У сучасному великому вітряному генераторі є ще два механізми керування.

• Керування орієнтацією лопаток вітряного генератора.

• Керування орієнтацією фасаду вітряного генератора.

Орієнтація лопаток вітряного генератора керується з базового хабу лопаток. Лопатки прикріплені до центрального хабу за допомогою обертального пристрою через шестерні та невеликий електромотор або гідравлічну обертальну систему. Система може бути електричною або механічною, залежно від свого проекту. Лопатки поворотяться в залежності від швидкості вітру. Ця техніка називається керуванням кутом установки. Вона забезпечує найкращу можливу орієнтацію лопаток вітряного генератора вздовж напрямку вітру для отримання оптимізованої вітрової енергії.

Орієнтація накелі або всього корпусу вітряного генератора може змінюватися у напрямку зміни вітру, щоб максимізувати отримання механічної енергії від вітру. Напрямок вітру разом з його швидкістю виявляється анемометром (автоматичним пристроєм для вимірювання швидкості) з вітровими вітрилами, прикріпленими до задньої верхньої частини накелі. Сигнал передається до електронної системи керування на основі мікропроцесора, яка керує мотором повороту, який обертає весь корпус накелі з допомогою шестеренного пристрою, щоб вітряний генератор був спрямований вздовж напрямку вітру.
Внутрішня блок-схема вітряного генератора