Tipos de Generadores de Turbinas Eólicas
Un aerogenerador se compone de dos componentes principales y después de haber visto uno de ellos, el diseño de las palas del rotor en el tutorial anterior, ahora podemos ver el otro, el Generador de Turbinas Eólicas o WTG, que es la máquina eléctrica utilizada para generar la electricidad. Un generador eléctrico de bajas rpm se utiliza para convertir la potencia de rotación mecánica producida por la energía del viento en electricidad utilizable para abastecer nuestros hogares y está en el corazón de cualquier sistema de energía eólica.
La conversión de la energía mecánica de rotación generada por las palas del rotor (conocida como el motor principal) en energía eléctrica útil para uso en aplicaciones de energía doméstica e iluminación o para cargar baterías se puede lograr mediante cualquiera de los siguientes tipos principales de máquinas eléctricas de rotación utilizadas comúnmente en sistemas de generación de energía eólica:
- 1. La máquina de corriente continua (CC), también conocida como Dinamo
- 2. La máquina síncrona de corriente alterna (CA), también conocida como Generador de CA
- 3. La máquina de inducción de corriente Alterna (CA), también conocida como Alternador
Todas estas máquinas eléctricas son dispositivos electromecánicos que funcionan según la ley de Faraday de inducción electromagnética. Es decir, operan a través de la interacción de un flujo magnético y una corriente eléctrica, o flujo de carga. Como este proceso es reversible, la misma máquina se puede utilizar como un motor eléctrico convencional para convertir la energía eléctrica en energía mecánica, o como un generador que convierte la energía mecánica en energía eléctrica.
La máquina eléctrica más utilizada para aplicaciones de turbinas eólicas son las que actúan como generadores, con el generador síncrono y el generador de inducción (como se muestra) utilizados comúnmente en sistemas de generadores de turbinas eólicas más grandes. Por lo general, las turbinas eólicas más pequeñas o caseras tienden a usar un generador de CC de imán permanente de baja velocidad o Dínamo, ya que son pequeñas, baratas y mucho más fáciles de conectar.
También marca la diferencia el tipo de generador eléctrico que podemos usar para producir energía eólica. La respuesta simple es Sí y No, ya que todo depende del tipo de sistema y aplicación que desee. La salida de CC de bajo voltaje de un generador o dinamo de estilo anterior se puede usar para cargar baterías, mientras que la salida sinusoidal de CA más alta de un alternador se puede conectar directamente a la red local.
Además, la tensión de salida y la demanda de energía dependen completamente de los aparatos que tenga y de cómo desee usarlos. Además, la ubicación del generador de turbina eólica, el recurso eólico lo mantendría en constante rotación durante largos períodos de tiempo o la velocidad del generador y, por lo tanto, su producción variaría hacia arriba y hacia abajo con variaciones en el viento disponible.
Generación de electricidad
Un generador de turbina eólica es lo que hace que su electricidad convierta la energía mecánica en energía eléctrica. Seamos claros, no crean energía ni producen más energía eléctrica que la cantidad de energía mecánica que se utiliza para hacer girar las palas del rotor. Cuanto mayor sea la «carga», o la demanda eléctrica colocada en el generador, más fuerza mecánica se requiere para girar el rotor. Esta es la razón por la que los generadores vienen en diferentes tamaños y producen diferentes cantidades de electricidad.
En el caso de un» generador de turbina eólica», el viento empuja directamente contra las palas de la turbina, lo que convierte el movimiento lineal del viento en el movimiento giratorio necesario para girar el rotor del generador y cuanto más fuerte empuja el viento, más energía eléctrica se puede generar. Entonces es importante tener un buen diseño de palas de turbina eólica para extraer tanta energía del viento como sea posible.
Todos los generadores de turbina eléctricos funcionan debido a los efectos de mover un campo magnético más allá de una bobina eléctrica. Cuando los electrones fluyen a través de una bobina eléctrica, se crea un campo magnético a su alrededor. Del mismo modo, cuando un campo magnético se mueve más allá de una bobina de alambre, se induce un voltaje en la bobina según lo definido por la ley de Faraday de inducción magnética, causando que los electrones fluyan.
Generador simple que usa Inducción magnética
Luego podemos ver que al mover un imán más allá de un solo bucle de alambre, se induce un voltaje conocido como emf (fuerza electro motriz) dentro del bucle de alambre debido al campo magnético del imán.
A medida que se induce un voltaje a través del bucle de alambre, una corriente eléctrica en forma de flujo de electrones comienza a fluir alrededor del bucle generando electricidad.
Pero qué pasaría si en lugar de un solo bucle de cable individual como se muestra, tuviéramos muchos bucles enrollados juntos en el mismo anterior para formar una bobina de cable, se pudiera generar mucha más tensión y, por lo tanto, corriente para la misma cantidad de flujo magnético.
Esto se debe a que el flujo magnético corta más cables produciendo un mayor campo electromagnético y este es el principio básico de la ley de Faraday de inducción electromagnética y un generador de CA utiliza este principio para convertir una energía mecánica, como la rotación de una turbina eólica o una turbina hidráulica, en energía eléctrica produciendo una forma de onda sinusoidal.
Así que podemos ver que hay tres requisitos principales para la generación eléctrica y estos son:
- Una bobina o conjunto de conductores
- Un sistema de campo magnético
- Movimiento relativo entre los conductores y el campo
A continuación, cuanto más rápido gira la bobina de alambre, mayor es la tasa de cambio por la que la bobina corta el flujo magnético y mayor es el campo electromagnético inducido dentro de la bobina. Del mismo modo, si el campo magnético se hace más fuerte, el campo electromagnético inducido aumentará para la misma velocidad de rotación. Así: Campo electromagnético inducido Φ Φ * n. Donde: «Φ «es el flujo del campo magnético y» n » es la velocidad de rotación. Además, la polaridad de la tensión generada depende de la dirección de las líneas magnéticas de flujo y la dirección de movimiento del conductor.
Hay dos tipos básicos de generador eléctrico y alternador para el caso: el generador de imán permanente y el generador de campo de herida con ambos tipos que consisten en dos partes principales: el Estator y el Rotor.
El estator es la parte» estacionaria » (de ahí su nombre) de la máquina y puede tener un conjunto de devanados eléctricos que producen un electroimán o un conjunto de imanes permanentes dentro de su diseño. El rotor es la parte de la máquina que «gira». Una vez más, el rotor puede tener bobinas de salida que giran o imanes permanentes. En general, los generadores y alternadores utilizados para generadores de turbinas eólicas se definen por la forma en que generan su magnetismo, ya sea electroimanes o imanes permanentes.
No hay ventajas y desventajas reales de ambos tipos. La mayoría de los generadores de turbinas eólicas residenciales en el mercado utilizan imanes permanentes dentro de su diseño de generador de turbina, y que crea el campo magnético requerido con la rotación de la máquina, aunque algunos utilizan bobinas electromagnéticas.
Estos imanes de alta resistencia generalmente están hechos de materiales de tierras raras, como hierro de neodimio (NdFe) o cobalto de samario (SmCo), eliminando la necesidad de que los devanados de campo proporcionen un campo magnético constante, lo que conduce a una construcción más simple y resistente.
Los devanados de campo de devanado tienen la ventaja de hacer coincidir su magnetismo (y, por lo tanto, su potencia) con la velocidad variable del viento, pero requieren una fuente de energía externa para generar el campo magnético requerido.
Ahora sabemos que el generador eléctrico proporciona un medio de conversión de energía entre el par mecánico generado por las palas del rotor, llamado motor principal, y cierta carga eléctrica.
La conexión mecánica del generador de turbina eólica a las palas del rotor se realiza a través de un eje principal que puede ser un simple accionamiento directo, o mediante el uso de una caja de cambios para aumentar o disminuir la velocidad del generador en relación con la velocidad de rotación de las palas.
El uso de una caja de cambios permite una mejor adaptación de la velocidad del generador a la de la turbina, pero la desventaja de usar una caja de cambios es que, como componente mecánico, está sujeta a desgaste, lo que reduce la eficiencia del sistema. Sin embargo, la transmisión directa puede ser más simple y eficiente, pero el eje del rotor y los rodamientos de los generadores están sujetos a todo el peso y la fuerza de rotación de las palas del rotor.
Curva de salida del generador de turbina eólica
Por lo tanto, el tipo de generador de turbina eólica requerido para una ubicación particular depende de la energía contenida en el viento y las características de la máquina eléctrica en sí. Todos los aerogeneradores tienen ciertas características relacionadas con la velocidad del viento.
El generador (o alternador) no producirá potencia de salida hasta que su velocidad de rotación esté por encima de su velocidad de viento de corte, donde la fuerza del viento en las palas del rotor es suficiente para superar la fricción y las palas del rotor aceleran lo suficiente para que el generador comience a producir energía utilizable.
Por encima de esta velocidad de corte, el generador debe generar energía proporcional a la velocidad del viento en cubos ( K. V3 ) hasta que alcance su potencia nominal máxima como se muestra.
Por encima de esta velocidad nominal, las cargas de viento en las palas del rotor se acercarán a la fuerza máxima de la máquina eléctrica, y el generador producirá su potencia máxima o nominal a medida que se haya alcanzado la ventana de velocidad nominal del viento.
Si la velocidad del viento continúa aumentando, el generador de turbina eólica se detendría en su punto de corte para evitar daños mecánicos y eléctricos, lo que resultaría en una generación eléctrica cero. La aplicación de un freno para detener el generador por dañarse a sí mismo puede ser un regulador mecánico o un sensor de velocidad eléctrico.
Comprar un generador de turbina eólica como el generador de turbina eólica de 400 vatios ECOLÓGICO para cargar la batería no es fácil y hay muchos factores a tener en cuenta. El precio es solo uno de ellos. Asegúrese de elegir una máquina eléctrica que satisfaga sus necesidades. Si va a instalar un sistema conectado a la red, elija un generador de tensión de red de CA.
Si tiene la intención de instalar un sistema basado en baterías, busque un generador de CC con carga de baterías. También considere el diseño mecánico de un generador, como el tamaño y el peso, la velocidad de operación y la protección del medio ambiente, ya que pasará toda su vida útil montado en la parte superior de un poste o torre.
En el siguiente tutorial sobre Generadores de turbinas Eólicas, veremos las máquinas de CC y cómo podemos usar un generador PMDC para producir electricidad a partir de la potencia del viento. Para obtener más información sobre los «Generadores de turbinas Eólicas», u obtener más información sobre energía eólica sobre los diversos sistemas de generación de turbinas eólicas disponibles, o para explorar las ventajas y desventajas de la energía eólica, Haga clic Aquí para obtener su copia de una de las mejores «Guías de turbinas Eólicas» de Amazon.