typer af Vindmøllegenerator
en vindmølle består af to hovedkomponenter, og efter at have set på en af dem, rotorbladets design i den forrige tutorial, kan vi nu se på den anden, Vindmøllegeneratoren eller VÆGTGENERATOREN, som er den elektriske maskine, der bruges til at generere elektriciteten. En elektrisk generator med lavt omdrejningstal bruges til at konvertere den mekaniske rotationskraft, der produceres af vindenergien, til brugbar elektricitet til at levere vores hjem og er kernen i ethvert vindkraftsystem.
omdannelsen af den rotationsmekaniske effekt, der genereres af rotorbladene (kendt som prime mover) til nyttig elektrisk strøm til brug i husholdnings-og belysningsapplikationer eller til opladning af batterier, kan opnås ved hjælp af en af følgende hovedtyper af roterende elektriske maskiner, der almindeligvis anvendes i en vindkraftgenererende systemer:
- 1. Jævnstrøm (DC ) maskine, også kendt som en Dynamo
- 2. Vekselstrøm (AC ) synkron maskine, også kendt som en AC Generator
- 3. Vekselstrøm (AC ) Induktionsmaskine, også kendt som en generator
alle disse elektriske maskiner er elektromekaniske enheder, der arbejder på Faradays lov om elektromagnetisk induktion. Det vil sige, at de fungerer gennem interaktionen mellem en magnetisk strøm og en elektrisk strøm eller strøm af ladning. Da denne proces er reversibel, kan den samme maskine bruges som en konventionel elektrisk motor til konvertering af den elektriske effekt til mekanisk effekt eller som en generator, der konverterer den mekaniske effekt tilbage til den elektriske strøm.
den elektriske maskine, der oftest bruges til vindmølleapplikationer, er dem, der fungerer som generatorer, hvor den synkrone generator og induktionsgeneratoren (som vist) ofte bruges i større vindmøllegeneratorsystemer. Normalt har de mindre eller hjemmelavede vindmøller en tendens til at bruge en permanent magnet DC-generator eller Dynamo med lav hastighed, da de er små, billige og meget lettere at oprette forbindelse til.
det gør også en forskel, hvilken type elektrisk generator Vi kan bruge til at producere vindkraft. Det enkle svar er både Ja og nej, da det hele afhænger af den type system og applikation, du ønsker. Lavspændings-DC-udgangen fra en generator eller dynamo i ældre stil kan bruges til at oplade batterier, mens den højere AC-sinusformede udgang fra en generator kan tilsluttes direkte til det lokale net.
udgangsspændingen og strømbehovet afhænger også helt af de apparater, du har, og hvordan du ønsker at bruge dem. Derudover ville placeringen af vindmøllegeneratoren holde vindressourcerne konstant roterende i lange perioder, eller ville generatorens hastighed og derfor dens output variere op og ned med variationer i den tilgængelige vind.
elproduktion
en Vindmøllegenerator er det, der gør din elektricitet ved at omdanne mekanisk energi til elektrisk energi. Lad os være klare her, de skaber ikke energi eller producerer mere elektrisk energi end mængden af mekanisk energi, der bruges til at dreje rotorbladene. Jo større” belastning ” eller elektrisk efterspørgsel der er placeret på generatoren, jo mere mekanisk kraft kræves for at dreje rotoren. Dette er grunden til, at generatorer kommer i forskellige størrelser og producerer forskellige mængder elektricitet.
i tilfælde af en “vindmøllegenerator” skubber vinden direkte mod bladene på turbinen, som omdanner vindens lineære bevægelse til den roterende bevægelse, der er nødvendig for at dreje generatorens rotor, og jo hårdere vinden skubber, jo mere elektrisk energi kan genereres. Så er det vigtigt at have et godt vindmøllevingedesign for at udtrække så meget energi ud af vinden som muligt.
alle elektriske turbinegeneratorer arbejder på grund af virkningerne af at flytte et magnetfelt forbi en elektrisk spole. Når elektroner strømmer gennem en elektrisk spole, skabes der et magnetfelt omkring det. Ligeledes, når et magnetfelt bevæger sig forbi en trådspole, induceres en spænding i spolen som defineret af Faradays lov om magnetisk induktion, der får elektroner til at strømme.
Enkel Generator ved hjælp af magnetisk induktion
så kan vi se, at ved at flytte en magnet forbi en enkelt trådsløjfe induceres en spænding kendt som og emf (elektro-motivkraft) inden i trådsløjfen på grund af magnetens magnetfelt.
da en spænding induceres over trådsløjfen, begynder en elektrisk strøm i form af en elektronstrøm at strømme rundt om sløjfen, der genererer elektricitet.
men hvad nu hvis vi i stedet for en enkelt individuel trådsløjfe som vist havde mange sløjfer viklet sammen på den samme tidligere for at danne en trådspole, meget mere spænding og derfor kunne der genereres strøm for den samme mængde magnetisk strøm.
dette skyldes, at den magnetiske strøm skærer over mere ledning, der producerer en større emf, og dette er grundprincippet i Faradays lov om elektromagnetisk induktion, og en AC-generator bruger denne hovedstol til at konvertere en mekanisk energi såsom rotation fra en vindmølle eller hydroturbine til elektrisk energi, der producerer en sinusformet bølgeform.
så vi kan se, at der er tre hovedkrav til elektrisk produktion, og disse er:
- en spole eller et sæt ledere
- et magnetfeltsystem
- relativ bevægelse mellem lederne og feltet
så jo hurtigere trådspolen roterer, jo større er ændringshastigheden, hvormed den magnetiske strømning skæres af spolen, og jo større er den inducerede emf i spolen. Tilsvarende, hvis magnetfeltet bliver stærkere, vil den inducerede emf stige for den samme rotationshastighed. Således: induceret emf-KRP * n. hvor: “KRP “er magnetfeltstrømmen og” n ” er rotationshastigheden. Polariteten af den genererede spænding afhænger også af retningen af de magnetiske strømningslinjer og lederens bevægelsesretning.
der er to grundlæggende typer elektrisk generator Og generator for den sags skyld: den permanente magnetgenerator og sårfeltgeneratoren med begge typer bestående af to hoveddele: statoren og rotoren.
statoren er den” stationære ” (deraf navnet) del af maskinen og kan enten have et sæt elektriske viklinger, der producerer en elektromagnet eller et sæt permanente magneter inden for dens design. Rotoren er den del af maskinen, der “roterer”. Igen kan rotoren have udgangsspoler, der roterer eller permanente magneter. Generelt er generatorer og generatorer, der anvendes til vindmøllegeneratorer, defineret af, hvordan de genererer deres magnetisme, enten elektromagneter eller permanente magneter.
der er ingen reelle fordele og ulemper ved begge typer. De fleste vindmøllegeneratorer til boliger på markedet bruger permanente magneter inden for deres turbinegeneratordesign, og som skaber det krævede magnetfelt med maskinens rotation, selvom nogle bruger elektromagnetiske spoler.
disse magneter med høj styrke er normalt lavet af sjældne jordarters materialer såsom neodymjern (NdFe) eller samarium cobalt (SmCo), hvilket eliminerer behovet for, at feltviklingerne giver et konstant magnetfelt, hvilket fører til en enklere, mere robust konstruktion.
Sårfeltviklinger har fordelen ved at matche deres magnetisme (og derfor magt) med den varierende vindhastighed, men kræver en ekstern energikilde for at generere det krævede magnetfelt.
vi ved nu, at den elektriske generator giver et middel til energikonvertering mellem det mekaniske drejningsmoment, der genereres af rotorbladene, kaldet prime mover, og en vis elektrisk belastning.
den mekaniske tilslutning af vindmøllegeneratoren til rotorbladene sker gennem en hovedaksel, der enten kan være et simpelt direkte drev eller ved at bruge en gearkasse til at øge eller mindske generatorhastigheden i forhold til bladernes rotationshastighed.
brugen af en gearkasse muliggør bedre matchning af generatorhastigheden til turbinens, men ulempen ved at bruge en gearkasse er, at den som en mekanisk komponent udsættes for slitage, hvilket reducerer systemets effektivitet. Direkte drev kan dog være mere enkel og effektiv, men generatorerne rotoraksel og lejer udsættes for den fulde vægt og rotationskraft af rotorbladene.
Vindmøllegeneratorudgangskurve
så den type vindmøllegenerator, der kræves til et bestemt sted, afhænger af energien indeholdt i vinden og egenskaberne ved selve den elektriske maskine. Alle vindmøller har visse egenskaber relateret til vindhastighed.
generatoren (eller generatoren) producerer ikke udgangseffekt, før dens rotationshastighed er over dens indskæringsvindhastighed, hvor vindens kraft på rotorbladene er tilstrækkelig til at overvinde friktion, og rotorbladene accelererer nok til, at generatoren begynder at producere brugbar effekt.
over denne indskæringshastighed skal generatoren generere effekt, der er proportional med vindhastigheden kuberet ( K. V3), indtil den når sin maksimale nominelle effekt som vist.
over denne nominelle hastighed nærmer vindbelastningerne på rotorbladene den maksimale styrke af den elektriske maskine, og generatoren producerer sin maksimale eller nominelle effekt, da vinduet med nominel vindhastighed er nået.
hvis vindhastigheden fortsætter med at stige, stopper vindmøllegeneratoren ved dets udskæringspunkt for at forhindre mekanisk og elektrisk skade, hvilket resulterer i nul elektrisk produktion. Anvendelsen af en bremse for at stoppe generatoren for at beskadige sig selv kan enten være en mekanisk guvernør eller elektrisk hastighedsføler.
det er ikke let at købe en vindmøllegenerator som den øko-værdige 400-Vindmøllegenerator til batteriopladning, og der er mange faktorer, der skal tages i betragtning. Prisen er kun en af dem. Sørg for at vælge en elektrisk maskine, der opfylder dine behov. Hvis du installerer et nettilsluttet system, skal du vælge en VEKSELSTRØMSSPÆNDINGSGENERATOR.
hvis du agter at installere et batteribaseret system, skal du kigge efter en BATTERIOPLADENDE DC-generator. Overvej også det mekaniske design af en generator som størrelse og vægt, driftshastighed og beskyttelse mod miljøet, da det vil tilbringe hele sit liv monteret øverst på en stang eller et tårn.
i den næste tutorial om Vindmøllegeneratorer vil vi se på DC-maskiner, og hvordan vi kan bruge en PMDC-generator til at producere elektricitet fra vindens kraft. For at lære mere om “Vindmøllegeneratorer”, eller få mere vindenergiinformation om de forskellige tilgængelige vindmøllegenereringssystemer, eller for at undersøge fordele og ulemper ved vindenergi, Klik her for at få din kopi af en af de bedste “Vindmølleguider” i dag direkte fra