tipuri de generatoare de Turbine eoliene
o turbină eoliană este alcătuită din două componente majore și după ce ne-am uitat la una dintre ele, designul lamei rotorului în tutorialul anterior, ne putem uita acum la cealaltă, Generatorul de Turbine eoliene sau WTG, care este mașina electrică utilizată pentru a genera energia electrică. Un generator electric cu turație redusă este utilizat pentru a converti puterea de rotație mecanică produsă de energia vânturilor în energie electrică utilizabilă pentru a furniza casele noastre și se află în centrul oricărui sistem de energie eoliană.
conversia puterii mecanice de rotație generată de palele rotorului (cunoscută sub numele de motorul principal) în energie electrică utilă pentru utilizarea în aplicații de energie și iluminat casnic sau pentru încărcarea bateriilor poate fi realizată de oricare dintre următoarele tipuri majore de mașini electrice de rotație utilizate în mod obișnuit într-un sistem de generare a energiei eoliene:
- 1. Mașina de curent continuu (DC), cunoscută și sub numele de dinam
- 2. Mașina sincronă cu curent alternativ (AC), cunoscută și sub numele de Generator de curent alternativ
- 3. Mașina de inducție cu curent alternativ ( AC), cunoscută și sub numele de Alternator
toate aceste mașini electrice sunt dispozitive electromecanice care funcționează pe Legea lui Faraday a inducției electromagnetice. Adică funcționează prin interacțiunea unui flux magnetic și a unui curent electric sau a unui flux de sarcină. Deoarece acest proces este reversibil, aceeași mașină poate fi utilizată ca un motor electric convențional pentru transformarea energiei electrice în energie mecanică sau ca un generator care transformă puterea mecanică înapoi în energie electrică.
mașina electrică cea mai frecvent utilizată pentru aplicațiile turbinelor eoliene sunt cele care acționează ca generatoare, generatorul sincron și generatorul de inducție (așa cum se arată) fiind utilizate în mod obișnuit în sistemele generatoare de turbine eoliene mai mari. De obicei, turbinele eoliene mai mici sau de casă tind să utilizeze un generator de curent continuu cu magnet permanent cu viteză redusă sau dinam, deoarece sunt mici, ieftine și mult mai ușor de conectat.
deci, nu-l face o diferență ce tip de generator electric putem folosi pentru a produce energie eoliană. Răspunsul simplu este atât da, cât și nu, deoarece totul depinde de tipul de sistem și aplicație dorită. Ieșirea DC de joasă tensiune de la un generator sau dinam de stil mai vechi poate fi utilizată pentru încărcarea bateriilor, în timp ce ieșirea sinusoidală AC mai mare de la un alternator poate fi conectată direct la rețeaua locală.
de asemenea, tensiunea de ieșire și cererea de energie depind în întregime de aparatele pe care le aveți și de modul în care doriți să le utilizați. În plus, locația generatorului de turbine eoliene, resursa eoliană ar menține-o în mod constant rotindu-se pentru perioade lungi de timp sau viteza generatorului și, prin urmare, producția sa variază în sus și în jos cu variații ale vântului disponibil.
generarea de energie electrică
un Generator de turbine eoliene este ceea ce face energia electrică prin transformarea energiei mecanice în energie electrică. Să fie clar aici, ele nu creează energie sau produc mai multă energie electrică decât cantitatea de energie mecanică utilizată pentru a roti palele rotorului. Cu cât este mai mare „sarcina” sau cererea electrică plasată pe generator, cu atât este necesară o forță mecanică mai mare pentru a roti rotorul. Acesta este motivul pentru care generatoarele vin în diferite dimensiuni și produc cantități diferite de energie electrică.
în cazul unui „generator de turbine eoliene”, vântul împinge direct împotriva paletelor turbinei, ceea ce transformă mișcarea liniară a vântului în mișcarea rotativă necesară pentru a roti rotorul generatoarelor și cu cât vântul împinge mai tare, cu atât mai multă energie electrică poate fi generată. Apoi, este important să aveți un design bun al lamei turbinei eoliene pentru a extrage cât mai multă energie din vânt.
toate generatoarele de turbine electrice funcționează din cauza efectelor deplasării unui câmp magnetic pe lângă o bobină electrică. Când electronii curg printr-o bobină electrică, în jurul ei se creează un câmp magnetic. La fel, atunci când un câmp magnetic se deplasează pe lângă o bobină de sârmă, o tensiune este indusă în bobină, așa cum este definită de legea lui Faraday de inducție magnetică care determină curgerea electronilor.
Generator simplu folosind inductie magnetica
atunci putem vedea ca prin mutarea unui magnet pe langa o singura bucla de fir, o tensiune cunoscuta sub numele de si emf (forta electro-motorie) este indusa in bucla de fir datorita campului magnetic al magnetului.
pe măsură ce o tensiune este indusă de-a lungul buclei de sârmă, un curent electric sub forma unui flux de electroni începe să curgă în jurul buclei care generează electricitate.
dar dacă în loc de o singură buclă individuală de sârmă, așa cum se arată, am avea multe bucle înfășurate împreună pe același fost pentru a forma o bobină de sârmă, ar putea fi generată mult mai multă tensiune și, prin urmare, curent pentru aceeași cantitate de flux magnetic.
acest lucru se datorează faptului că fluxul magnetic taie mai multe fire producând un emf mai mare și acesta este principiul de bază al Legii lui Faraday de inducție electromagnetică și un generator de curent alternativ folosește acest principal pentru a converti o energie mecanică, cum ar fi rotația de la o turbină eoliană sau hidro turbină, în energie electrică producând o formă de undă sinusoidală.
deci, putem vedea că există trei cerințe principale pentru generarea electrică și acestea sunt:
- o bobină sau un set de conductori
- un sistem de câmp magnetic
- mișcare relativă între conductori și câmp
apoi, cu cât bobina de sârmă se rotește mai repede, cu atât este mai mare rata de schimbare prin care fluxul magnetic este tăiat de bobină și cu atât este mai mare emf indus în bobină. În mod similar, dacă câmpul magnetic este mai puternic, EMF indus va crește pentru aceeași viteză de rotație. Astfel: Indus emf ∝ Φ*n. În cazul în care: „Φ” este de câmp magnetic flux și „n” este viteza de rotație. De asemenea, polaritatea tensiunii generate depinde de direcția liniilor magnetice de flux și de direcția de mișcare a conductorului.
există două tipuri de bază de generator electric și alternator pentru care contează: generatorul de magnet permanent și generatorul de câmp rana cu ambele tipuri constând din două părți principale: Stator și Rotor.
statorul este partea „staționară” (de unde și numele său) a mașinii și poate avea fie un set de înfășurări electrice care produc un electromagnet, fie un set de magneți permanenți în proiectarea sa. Rotorul este partea mașinii care „se rotește”. Din nou, rotorul poate avea bobine de ieșire care se rotesc sau magneți permanenți. În general, generatoarele și alternatoarele utilizate pentru generatoarele de turbine eoliene sunt definite de modul în care generează magnetismul lor, fie electromagneți, fie magneți permanenți.
nu există avantaje și dezavantaje reale ale ambelor tipuri. Majoritatea generatoarelor de turbine eoliene rezidențiale de pe piață utilizează magneți permanenți în proiectarea generatorului de turbină și care creează câmpul magnetic necesar cu rotația mașinii, deși unii folosesc bobine electromagnetice.
acești magneți de înaltă rezistență sunt de obicei fabricați din materiale de pământuri rare, cum ar fi fierul de neodim (NdFe) sau cobaltul de samariu (SmCo), eliminând necesitatea înfășurărilor de câmp pentru a oferi un câmp magnetic constant, ducând la o construcție mai simplă și mai robustă.
înfășurările câmpului de înfășurare au avantajul de a-și potrivi magnetismul (și, prin urmare, puterea) cu viteza variabilă a vântului, dar necesită o sursă externă de energie pentru a genera câmpul magnetic necesar.
acum știm că generatorul electric oferă un mijloc de conversie a energiei între cuplul mecanic generat de palele rotorului, numit motorul principal, și o anumită sarcină electrică.
conectarea mecanică a generatorului turbinei eoliene la palele rotorului se face printr-un arbore principal care poate fi fie o simplă acționare directă, fie prin utilizarea unei cutii de viteze pentru a mări sau micșora viteza generatorului în raport cu viteza de rotație a palelor.
utilizarea unei cutii de viteze permite o mai bună potrivire a vitezei generatorului cu cea a turbinei, dar dezavantajul utilizării unei cutii de viteze este că, ca componentă mecanică, este supusă uzurii reducând eficiența sistemului. Cu toate acestea, acționarea directă poate fi mai simplă și mai eficientă, dar arborele rotorului generatoarelor și lagărele sunt supuse întregii greutăți și forței de rotație a paletelor rotorului.
curba de ieșire a generatorului de Turbine eoliene
deci tipul de generator de turbine eoliene necesar pentru o anumită locație depinde de energia conținută în vânt și de caracteristicile mașinii electrice în sine. Toate turbinele eoliene au anumite caracteristici legate de viteza vântului.
Generatorul (sau alternatorul) nu va produce putere de ieșire până când viteza sa de rotație nu este mai mare decât viteza vântului de intrare, unde forța vântului pe palele rotorului este suficientă pentru a depăși frecarea și palele rotorului accelerează suficient pentru ca generatorul să înceapă să producă putere utilizabilă.
peste această viteză de întrerupere, generatorul ar trebui să genereze putere proporțională cu viteza vântului cubată ( K. V3 ) până când atinge puterea nominală maximă, așa cum se arată.
peste această viteză nominală, sarcinile vântului pe palele rotorului se vor apropia de puterea maximă a mașinii electrice, iar generatorul va produce puterea maximă sau nominală, deoarece fereastra nominală a vitezei vântului va fi atinsă.
dacă Viteza vântului continuă să crească, generatorul turbinei eoliene s-ar opri la punctul său de decupare pentru a preveni deteriorarea mecanică și electrică, rezultând generarea electrică zero. Aplicarea unei frâne pentru a opri generatorul pentru a se deteriora poate fi fie un guvernator mecanic, fie un senzor de viteză electrică.
cumpărarea unui generator de turbine eoliene, cum ar fi generatorul de turbine eoliene de 400 Watt ecologic, pentru încărcarea bateriei, nu este ușor și există o mulțime de factori de luat în considerare. Prețul este doar unul dintre ele. Asigurați-vă că alegeți o mașină electrică care să răspundă nevoilor dvs. Dacă instalați un sistem conectat la rețea, alegeți un generator de tensiune de rețea AC.
dacă intenționați să instalați un sistem bazat pe baterii, căutați un generator de curent continuu pentru încărcarea bateriei. De asemenea, luați în considerare proiectarea mecanică a unui generator, cum ar fi dimensiunea și greutatea, viteza de funcționare și protecția împotriva mediului, deoarece își va petrece toată viața montată în vârful unui stâlp sau turn.
în următorul tutorial despre generatoarele de Turbine eoliene vom analiza mașinile DC și cum putem folosi un generator PMDC pentru a produce energie electrică din puterea vântului. Pentru a afla mai multe despre „generatoarele de Turbine eoliene” sau pentru a obține mai multe informații despre energia eoliană despre diferitele sisteme de generare a turbinelor eoliene disponibile sau pentru a explora avantajele și dezavantajele energiei eoliene, Faceți clic aici pentru a obține copia dvs. a unuia dintre cele mai bune „ghiduri de Turbine eoliene” astăzi direct de la Amazon.