Type Windturbinegenerator
een windturbine bestaat uit twee belangrijke componenten en na een ervan, het rotorbladontwerp in de vorige handleiding, kunnen we nu kijken naar de andere, de Windturbinegenerator of WTG ‘ s, de elektrische machine die wordt gebruikt om de elektriciteit op te wekken. Een laag toerental elektrische generator wordt gebruikt voor het omzetten van de mechanische rotatievermogen geproduceerd door de wind energie in bruikbare elektriciteit voor onze huizen en is de kern van elk windsysteem.
de omzetting van het door de rotorbladen opgewekte toerental in nuttig elektrisch vermogen voor gebruik in huis, voor verlichting of voor het opladen van batterijen kan worden uitgevoerd met een van de volgende grote typen draaiende elektrische machines die gewoonlijk worden gebruikt in windenergiesystemen:
- 1. De Gelijkstroommachine (gelijkstroom), ook bekend als Dynamo
- 2. De Wisselstroomsynchrone machine, ook bekend als een wisselstroomgenerator
- 3. De wisselstroom-Inductiemachine, ook bekend als een Alternator
al deze elektrische machines zijn elektromechanische apparaten die werken volgens Faraday ‘ s wet van elektromagnetische inductie. Dat wil zeggen dat ze werken door de interactie van een magnetische flux en een elektrische stroom, of stroom van lading. Aangezien dit proces omkeerbaar is, kan dezelfde machine worden gebruikt als een conventionele elektrische motor voor het omzetten van de elektrische energie in mechanische kracht, of als een generator die de mechanische kracht terug in de elektrische kracht.
de elektrische machine die het meest wordt gebruikt voor windturbinetoepassingen zijn die welke als generatoren fungeren, waarbij de synchrone generator en de inductiegenerator (zoals getoond) gewoonlijk worden gebruikt in grotere windturbinesystemen. Meestal de kleinere of zelfgemaakte windturbines hebben de neiging om een lage snelheid permanente magneet DC generator of Dynamo gebruiken als ze zijn klein, goedkoop en een stuk gemakkelijker aan te sluiten.
maakt het verschil welk type elektrische generator we kunnen gebruiken om windenergie te produceren. Het eenvoudige antwoord is zowel Ja als nee, want het hangt allemaal af van het type systeem en de toepassing die u wilt. De laagspanning DC uitgang van een generator of oudere stijl dynamo kan worden gebruikt om batterijen op te laden, terwijl de hogere AC sinusoïdale uitgang van een alternator direct kan worden aangesloten op het lokale net.
ook hangt de uitgangsspanning en de vraag naar vermogen volledig af van de apparaten die u hebt en hoe u ze wilt gebruiken. Bovendien zou de locatie van de windturbinegenerator, de windbron houdt het constant draaien voor lange periodes van tijd of zou de generator snelheid en dus de output variëren op en neer met variaties in de beschikbare wind.
elektriciteitsopwekking
een Windturbinegenerator maakt uw elektriciteit door mechanische energie om te zetten in elektrische energie. Laat hier duidelijk zijn, ze maken geen energie of produceren meer elektrische energie dan de hoeveelheid mechanische energie die wordt gebruikt om de rotorbladen te draaien. Hoe groter de” belasting”, of elektrische Vraag geplaatst op de generator, hoe meer mechanische kracht nodig is om de rotor te draaien. Dit is de reden waarom generatoren zijn er in verschillende maten en produceren verschillende hoeveelheden elektriciteit.
bij een” windturbinegenerator ” duwt de wind direct tegen de bladen van de turbine, waardoor de lineaire beweging van de wind wordt omgezet in de roterende beweging die nodig is om de rotor van de generatoren te laten draaien en hoe harder de wind duwt, hoe meer elektrische energie kan worden opgewekt. Dan is het belangrijk om een goed windturbineblad ontwerp te hebben om zo veel mogelijk energie uit de wind te halen.
alle elektrische turbinegeneratoren werken door de effecten van het bewegen van een magnetisch veld langs een elektrische spoel. Wanneer elektronen door een elektrische spoel stromen, wordt er een magnetisch veld omheen gecreëerd. Ook wanneer een magnetisch veld langs een spoel van draad beweegt, wordt een spanning in de spoel geïnduceerd zoals gedefinieerd door Faraday ‘ s wet van magnetische inductie waardoor elektronen stromen.
Eenvoudige Generator met magnetische inductie
dan kunnen we zien dat door het bewegen van een magneet langs een enkele lus van draad, een spanning die bekend staat als en emf (electro-motive force) wordt opgewekt binnen de lus van de draad als gevolg van het magnetische veld van de magneet.
als een spanning over de draadkringloop wordt geïnduceerd, begint een elektrische stroom in de vorm van een elektronenstroom rond de kringloop te stromen die elektriciteit genereert.
maar wat als we in plaats van een enkele individuele lus van draad zoals afgebeeld, veel lussen samen op dezelfde voormalige om een spoel van draad te vormen, veel meer spanning en dus stroom zou kunnen worden gegenereerd voor dezelfde hoeveelheid magnetische flux.
dit komt omdat de magnetische flux over meer draden snijdt die een grotere emf produceren en dit is het basisprincipe van Faraday ‘ s wet van elektromagnetische inductie en een wisselstroomgenerator gebruikt dit principe om een mechanische energie zoals de rotatie van een windturbine of Hydroturbine om te zetten in elektrische energie die een sinusvormige golfvorm produceert.
dus we kunnen zien dat er drie belangrijke eisen zijn voor elektrische opwekking en deze zijn:
- een spoel of stel geleiders
- een magneetveldsysteem
- relatieve beweging tussen de geleiders en het veld
hoe sneller de spoel draait, des te groter de veranderingssnelheid waarmee de magnetische flux door de spoel wordt afgesneden en des te groter de geïnduceerde emf in de spoel. Ook als het magnetisch veld sterker wordt gemaakt, zal de geïnduceerde emf toenemen met dezelfde rotatiesnelheid. Dus: geïnduceerde emf ∝ Φ * n. waarbij ” Φ “de magnetische veldflux is en “n”de rotatiesnelheid. Ook hangt de polariteit van de gegenereerde spanning af van de richting van de magnetische fluxlijnen en de bewegingsrichting van de geleider.
er zijn twee basistypen elektrische generator en alternator: de generator met permanente magneet en de generator met wondveld, waarbij beide typen uit twee hoofdonderdelen bestaan: de Stator en de Rotor.
de stator is het “stationaire” (vandaar de naam) deel van de machine en kan een reeks elektrische wikkelingen hebben die een elektromagneet produceren of een reeks permanente magneten. De rotor is het deel van de machine dat “draait”. Nogmaals, de rotor kan uitgang spoelen die draaien of permanente magneten hebben. In het algemeen worden generatoren en alternatoren gebruikt voor windturbinegeneratoren gedefinieerd door hoe ze hun magnetisme genereren, ofwel elektromagneten of permanente magneten.
er zijn geen echte voor-en nadelen van beide typen. De meeste residentiële windturbinegeneratoren op de markt gebruiken permanente magneten binnen hun turbinegeneratorontwerp, en die het vereiste magnetische veld met de rotatie van de machine creëert, hoewel sommige elektromagnetische spoelen gebruiken.
deze magneten met hoge sterkte zijn meestal gemaakt van zeldzame aardmetalen zoals neodymiumijzer (NdFe) of samarium-kobalt (SmCo), waardoor de veldwikkelingen geen constant magnetisch veld hoeven te leveren, wat leidt tot een eenvoudigere, robuustere constructie.Wondveldwikkelingen hebben het voordeel dat hun magnetisme (en dus vermogen) wordt afgestemd op de wisselende windsnelheid, maar hebben een externe energiebron nodig om het vereiste magnetische veld te genereren.We weten nu dat de elektrische generator een middel is om de energie om te zetten tussen het mechanische koppel dat door de rotorbladen wordt opgewekt, de zogenaamde “prime mover”, en enige elektrische belasting.
de mechanische aansluiting van de windturbinegenerator op de rotorbladen gebeurt via een hoofdas die ofwel een eenvoudige directe aandrijving kan zijn, ofwel door het gebruik van een versnellingsbak om de generatorsnelheid te verhogen of te verlagen ten opzichte van de rotatiesnelheid van de bladen.
het gebruik van een versnellingsbak maakt het mogelijk het toerental van de generator beter af te stemmen op dat van de turbine, maar het nadeel van het gebruik van een versnellingsbak is dat deze als mechanisch onderdeel wordt blootgesteld aan slijtage waardoor de efficiëntie van het systeem wordt verminderd. Directe aandrijving kan echter eenvoudiger en efficiënter zijn, maar de generatoren rotor as en lagers worden onderworpen aan het volledige gewicht en de rotatiekracht van de rotorbladen.
windturbine Generator Output Curve
dus het type Windturbine generator vereist voor een bepaalde locatie is afhankelijk van de energie in de wind en de kenmerken van de elektrische machine zelf. Alle windturbines hebben bepaalde kenmerken met betrekking tot windsnelheid.
de generator (of alternator) produceert pas een uitgangsvermogen wanneer de draaisnelheid hoger is dan de ingeschakelde windsnelheid, waarbij de kracht van de wind op de rotorbladen voldoende is om wrijving te overwinnen en de rotorbladen voldoende versnellen om de generator bruikbaar vermogen te laten produceren.
boven dit inschakeltoerental moet de generator een vermogen genereren dat evenredig is met de windsnelheid in de kubus ( K. V3 ) totdat het het aangegeven maximale nominale vermogen heeft bereikt.
boven dit nominale toerental zal de windbelasting op de rotorbladen de maximale sterkte van de elektrische machine naderen en zal de generator zijn maximale of nominale vermogen produceren naarmate het nominale windsnelheidsvenster is bereikt.
als de windsnelheid blijft stijgen, stopt de windturbinegenerator op het uitschakelpunt om mechanische en elektrische schade te voorkomen, waardoor geen elektrische opwekking ontstaat. De toepassing van een rem om de generator te stoppen voor schade aan zichzelf kan een mechanische regelaar of elektrische snelheidssensor.
het kopen van een windturbinegenerator zoals de ECO-waardige 400 Watt windturbinegenerator voor het opladen van batterijen is niet eenvoudig en er zijn veel factoren waarmee rekening moet worden gehouden. Price is er maar één van. Zorg ervoor dat u een elektrische machine kiest die aan uw behoeften voldoet. Als u een netgekoppeld systeem installeert, kiest u een netspanningsgenerator.
als u van plan bent een op batterijen gebaseerd systeem te installeren, zoek dan naar een DC-generator die op batterijen wordt opgeladen. Denk ook aan het mechanische ontwerp van een generator, zoals grootte en gewicht, operationele snelheid en bescherming tegen het milieu, omdat het zijn hele leven gemonteerd op de top van een paal of toren zal doorbrengen.
in de volgende tutorial over Windturbinegeneratoren zullen we kijken naar DC-machines en hoe we een PMDC-generator kunnen gebruiken om elektriciteit te produceren uit de kracht van de wind. Om meer te weten te komen over “windturbine generatoren”, of om meer informatie te krijgen over windenergie over de verschillende windturbines die beschikbaar zijn, of om de voor-en nadelen van windenergie te verkennen, Klik hier om uw exemplaar van een van de top “Windturbinegidsen” vandaag rechtstreeks bij Amazon te krijgen.