typer av vindkraftverk Generator
en vindkraftverk består av två huvudkomponenter och efter att ha tittat på en av dem, rotorbladet design i föregående handledning, kan vi nu titta på den andra, vindkraftverk Generator eller WTG: s som är den elektriska maskinen som används för att generera el. En låg rpm elektrisk generator används för att omvandla den mekaniska rotationskraft som produceras av vindarna energi till användbar el för att leverera våra hem och är kärnan i alla vindkraftssystem.
omvandlingen av den roterande mekaniska kraften som genereras av rotorbladen (känd som prime mover) till användbar elektrisk kraft för användning i hushållskraft och belysningsapplikationer eller för att ladda batterier kan åstadkommas genom någon av följande huvudtyper av roterande elektriska maskiner som vanligtvis används i vindkraftgenererande system:
- 1. Likström (DC ) maskin, även känd som en Dynamo
- 2. Växelström (AC ) synkron maskin, även känd som en AC Generator
- 3. Växelström (AC ) Induktionsmaskin, även känd som en generator
alla dessa elektriska maskiner är elektromekaniska anordningar som arbetar med Faradays lag om elektromagnetisk induktion. Det vill säga de arbetar genom växelverkan mellan ett magnetiskt flöde och en elektrisk ström eller laddningsflöde. Eftersom denna process är reversibel kan samma maskin användas som en konventionell elektrisk motor för att omvandla elkraften till mekanisk kraft eller som en generator som omvandlar den mekaniska kraften tillbaka till elkraften.
den elektriska maskinen som oftast används för vindturbiner är de som fungerar som generatorer, med synkron generator och induktionsgenerator (som visas) som vanligen används i större vindturbingeneratorsystem. Vanligtvis de mindre eller hemgjorda vindkraftverk tenderar att använda en låg hastighet permanentmagnet DC generator eller Dynamo eftersom de är små, billiga och mycket lättare att ansluta upp.
så gör det skillnad vilken typ av elektrisk generator vi kan använda för att producera vindkraft. Det enkla svaret är både Ja och nej, eftersom allt beror på vilken typ av system och applikation du vill ha. Lågspännings DC-utgången från en generator eller äldre dynamo kan användas för att ladda batterier medan den högre AC-sinusformiga utgången från en generator kan anslutas direkt till det lokala nätet.
dessutom beror utspänningen och effektbehovet helt på de apparater du har och hur du vill använda dem. Dessutom, placeringen av vindturbingeneratorn, skulle vindresursen hålla den ständigt roterande under långa perioder eller skulle generatorns hastighet och därför varierar dess effekt upp och ner med variationer i den tillgängliga vinden.
Elproduktion
en Vindturbingenerator är det som gör din el genom att omvandla mekanisk energi till elektrisk energi. Låt oss vara tydliga här, de skapar inte energi eller producerar mer elektrisk energi än den mängd mekanisk energi som används för att snurra rotorbladen. Ju större” belastning ” eller elektrisk efterfrågan på generatorn, desto mer mekanisk kraft krävs för att vrida rotorn. Det är därför generatorer finns i olika storlekar och producerar olika mängder el.
när det gäller en ”vindturbingenerator” trycker vinden direkt mot turbinens blad, som omvandlar vindens linjära rörelse till den roterande rörelse som krävs för att snurra generatorrotorn och ju hårdare vinden trycker, desto mer elektrisk energi kan genereras. Då är det viktigt att ha en bra vindturbinbladsdesign för att extrahera så mycket energi ur vinden som möjligt.
alla elektriska turbingeneratorer fungerar på grund av effekterna av att flytta ett magnetfält förbi en elektrisk spole. När elektroner strömmar genom en elektrisk spole skapas ett magnetfält runt det. På samma sätt, när ett magnetfält rör sig förbi en trådspole, induceras en spänning i spolen enligt Faradays lag om magnetisk induktion som får elektroner att flöda.
enkel Generator med magnetisk induktion
då kan vi se att genom att flytta en magnet förbi en enda slinga av tråd, en spänning som kallas och emf (electro-motive force) induceras inom trådslingan på grund av magnetens magnetfält.
när en spänning induceras över trådslingan börjar en elektrisk ström i form av ett elektronflöde strömma runt slingan som genererar elektricitet.
men vad händer om istället för en enda enskild slinga av tråd som visas, hade vi många slingor lindade ihop på samma tidigare för att bilda en trådspole, mycket mer spänning och därför kan ström genereras för samma mängd magnetiskt flöde.
detta beror på att magnetflödet skär över mer tråd som producerar en större emf och detta är den grundläggande principen för Faradays lag om elektromagnetisk induktion och en AC-generator använder denna princip för att omvandla en mekanisk energi såsom rotationen från en vindkraftverk eller hydro turbin, till elektrisk energi som producerar en sinusformad vågform.
så vi kan se att det finns tre huvudkrav för elproduktion och dessa är:
- en spole eller en uppsättning ledare
- ett magnetfältsystem
- relativ rörelse mellan ledarna och fältet
då ju snabbare trådspolen roterar, desto större är förändringshastigheten genom vilken magnetflödet skärs av spolen och desto större är den inducerade emf i spolen. På samma sätt, om magnetfältet görs starkare, kommer den inducerade emf att öka för samma rotationshastighet. Således: inducerad EMF 2 * n. där: ”2” är magnetfältflödet och ”n” är rotationshastigheten. Polariteten hos den genererade spänningen beror också på riktningen för de magnetiska flödeslinjerna och ledarens rörelseriktning.
det finns två grundläggande typer av elektrisk generator och Generator för den delen: permanentmagnetgeneratorn och sårfältgeneratorn med båda typerna som består av två huvuddelar: statorn och rotorn.
statorn är den” stationära ” (därav namnet) delen av maskinen och kan ha antingen en uppsättning elektriska lindningar som producerar en elektromagnet eller en uppsättning permanenta magneter inom sin design. Rotorn är den del av maskinen som ”roterar”. Återigen kan rotorn ha utgångsspolar som roterar eller permanenta magneter. Generatorer och generatorer som används för vindkraftverk generatorer definieras av hur de gör generera sin magnetism, antingen elektromagneter eller permanentmagneter.
det finns inga verkliga fördelar och nackdelar med båda typerna. De flesta bostäder vindkraftverk generatorer på marknaden använder permanentmagneter inom sin turbin generator design, och som skapar den erforderliga magnetfält med rotation av maskinen, även om vissa använder elektromagnetiska spolar.
dessa höghållfasta magneter är vanligtvis gjorda av sällsynta jordartsmetaller som neodymjärn (NdFe) eller samarium kobolt (SmCo) vilket eliminerar behovet av fältlindningarna för att ge ett konstant magnetfält, vilket leder till en enklare och mer robust konstruktion.
lindade fältlindningar har fördelen att matcha deras magnetism (och därmed kraft) med varierande Vindhastighet men kräver en extern energikälla för att generera det erforderliga magnetfältet.
vi vet nu att den elektriska generatorn ger ett medel för energiomvandling mellan det mekaniska vridmomentet som genereras av rotorbladen, kallad prime mover, och viss elektrisk belastning.
den mekaniska anslutningen av vindturbingeneratorn till rotorbladen görs genom en huvudaxel som antingen kan vara en enkel direktdrift eller genom att använda en växellåda för att öka eller minska generatorhastigheten i förhållande till bladens rotationshastighet.
användningen av en växellåda möjliggör bättre matchning av generatorhastigheten till turbinen men nackdelen med att använda en växellåda är att den som en mekanisk komponent utsätts för slitage som minskar systemets effektivitet. Direktdrift kan dock vara enklare och effektivare, men generatorns rotoraxel och lager utsätts för rotorbladens fulla vikt och rotationskraft.
Vindturbingeneratorutgångskurva
så den typ av vindturbingenerator som krävs för en viss plats beror på energin i vinden och egenskaperna hos den elektriska maskinen själv. Alla vindkraftverk har vissa egenskaper relaterade till Vindhastighet.
generatorn (eller generatorn) kommer inte att producera uteffekt förrän dess rotationshastighet är över dess inskärningsvindhastighet där vindkraften på rotorbladen är tillräcklig för att övervinna friktion och rotorbladen accelererar tillräckligt för att generatorn ska börja producera användbar kraft.
över denna inskärningshastighet ska generatorn generera effekt proportionell mot vindhastigheten kubad ( K. V3 ) tills den når sin maximala nominella effekt som visas.
över denna nominella hastighet kommer vindbelastningarna på rotorbladen att närma sig den elektriska maskinens maximala styrka, och generatorn kommer att producera sin maximala eller nominella effekt som det nominella vindhastighetsfönstret kommer att ha uppnåtts.
om vindhastigheten fortsätter att öka, skulle vindturbingeneratorn stanna vid sin utskärningspunkt för att förhindra mekanisk och elektrisk skada, vilket resulterar i noll elektrisk generation. Tillämpningen av en broms för att stoppa generatorn för att skada sig kan vara antingen en mekanisk regulator eller elektrisk hastighetssensor.
att köpa en vindturbingenerator som den miljövänliga 400 Watt vindturbingeneratorn för batteriladdning är inte lätt och det finns många faktorer att ta hänsyn till. Priset är bara en av dem. Var noga med att välja en elektrisk maskin som uppfyller dina behov. Om du installerar ett nätanslutet system väljer du en nätspänningsgenerator.
om du tänker installera ett batteribaserat system, leta efter en batteriladdande likströmsgenerator. Tänk också på den mekaniska utformningen av en generator som storlek och vikt, driftshastighet och skydd mot miljön eftersom den kommer att spendera hela sitt liv monterat på toppen av en stolpe eller torn.
i nästa handledning om Vindturbingeneratorer kommer vi att titta på DC-maskiner och hur vi kan använda en pmdc-generator för att producera el från vindkraften. Om du vill veta mer om ”vindkraftverk generatorer”, eller få mer vindkraft information om de olika vindkraftverk genererar system tillgängliga, eller att utforska fördelar och nackdelar med vindkraft, Klicka här för att få ditt exemplar av en av de bästa ”vindkraftverk guider” idag direkt från Amazon.