Tech-addict

a szélturbina alkatrészeinek működése.

a szélturbina alkatrészek funkciói villamos energia előállítására.

ebben a cikkben áttekintést adtam a fő szélturbina alkatrészekről és arról, hogyan működnek a szélturbinák ezen alkatrészek felhasználásával.

a szélenergia az egyik leggyorsabban növekvő energiaforrás a világon. A megújuló energiaforrásokból származó alternatív tiszta energia esetében a szélenergia várhatóan a napenergia után a piac második legnagyobb részét foglalja el a jövőben. Mielőtt belemennénk a munka a fő szélturbina alkatrészek villamos energiát termelnek nézzük először vessünk egy pillantást az alapelv, hogy hogyan szélturbinák működnek hasznosítani energiát a szél.

a szélenergia szabad, megújuló erőforrás. Nem számít, mennyit használnak ma, a jövőben is ugyanaz a szélenergia-ellátás lesz. A hagyományos erőművekkel ellentétben a szélerőművek nem bocsátanak ki légszennyező anyagokat vagy üvegházhatású gázokat. Annak ellenére, hogy a technológia magasabb kezdeti beruházást igényel, mint a fosszilis tüzelőanyaggal hajtott generátorok, a széltermelő rendszerek költségei sokkal versenyképesebbek más energiatermelő technológiákkal az “életciklus” költségalapján, mivel nincs megvásárolható üzemanyag és a működési költségek minimálisak.

hogyan működnek a szélturbinák – az alapelv

az egyszerű elven működő szélturbinák villamos energiát termelnek a szél erejének felhasználásával. A szélben lévő energia két vagy három légcsavarszerű pengét forgórész körül forgat (amint az a fenti képen látható). A forgórész a turbina fő tengelyéhez van csatlakoztatva. Amikor a szél a forgórész szögletes pengéire fúj,a forgórész forogni kezd, ezáltal a szél mozgási energiáját mechanikai energiává alakítja. Mivel a forgórész tengelye egy sebességváltón keresztül kapcsolódik egy generátorhoz, amikor a forgórész forog, így a generátor és a generátor a turbina tengelyén lévő mechanikai energiát elektromágneses mező segítségével elektromos energiává alakítja.

most nézzük meg, hogy a szélturbina Főbb részei milyen szerepet játszanak a turbina működésében.

a főbb szélturbina alkatrészek funkciói

a fő szélturbina alkatrészek működését az alábbiakban részletezzük, hogy elmagyarázzuk, hogyan működnek a szélturbina villamos energia előállítására:

a gondola

a gondola a legfontosabb a szélturbina összes alkatrésze között. Itt található az összes szélturbina alkatrész, beleértve a generátort, a sebességváltót és a fékegységet.

a gondola a torony tetején helyezkedik el, és otthont ad a kis-és nagy sebességű tengelyeknek, a sebességváltónak, a féknek és a generátornak. Tartalmaz egy vezérlőt is, amely adatokat fogad egy Szélmérőtől, amely méri a szélsebességet, egy lapátot, amely méri a szél irányát, egy hangmagasság-szabályozó rendszert, amely szabályozza a pengék szögét, valamint az elfordulási meghajtót, amely szabályozza a turbina helyzetét a szélhez viszonyítva.

a gondola tetején lévő széllapát jelzi a vezérlőnek, hogy honnan jön a szél. A szélirány határozza meg a turbinák kialakítását – akár széllel, akár széllel szemben. A széllel szemben lévő turbinák rotorja a gondola előtt a szél felé néz, míg a széllel szemben lévő turbinák rotorja a gondola mögött, a szél felé néz. A forgórész tájolásának hatása, azaz széllel szemben vagy széllel szemben, domináns hatással van a szélturbina rendszer instabil terheléseire. Amikor a szél irányt vált, a Gondola és a Rotor követi. A rotornak mindig a szél felé kell néznie, hogy megfelelően elkapja a szelet. A szélturbina vezérlője mindig gondoskodik arról, hogy a rotor a szélbe forduljon. Szinte az összes szélturbina ellenszél kialakítású.

a Rotor és a turbinalapátok funkciói

a rotor a szélturbina legfontosabb részei közé tartozik, amely a szél mozgási energiáját rotációs-mechanikai energiává alakítja.

a turbinalapátok és az agy együttesen alkotják a szélturbina forgórészét. A legtöbb turbinának két vagy három propellerszerű pengéje van. Az agy az egyik fő szélturbina alkatrész, amely összeköti a lapátokat a főtengellyel, végül pedig a hajtómű többi részével, amely a rotoragyból a forgási mechanikai energiát továbbítja az elektromos generátorhoz. A forgórész a turbina fő tengelyéhez van csatlakoztatva. A szélben lévő energia a turbinalapátokat a forgórész körül forgatja, amely az áramfejlesztőt forgatja, a generátor pedig a turbina tengelyén lévő mechanikai energiát elektromágneses mező segítségével elektromos energiává alakítja. Így a turbina rotor szerepe gyakorlatilag megmagyarázza, hogyan termel egy szélturbina villamos energiát.

a turbinalapátok működése

a turbinalapátok úgy működnek, hogy emelést és húzást generálnak alakbeli különbségük miatt, amikor a szél fúj rájuk, mint egy repülőgép.

a két elsődleges aerodinamikai erő, amely a szélturbinás rotorokban működik, az emelés, amely merőleges a széláramlás irányára, és az ellenállás, amely párhuzamosan működik az áramlás irányával. A szélturbina lapátjai úgy vannak kialakítva, hogy az egyik oldal (hátsó) sokkal ívesebb, mint a másik oldal (elülső). Ez a változatos forma nyomáskülönbséget okoz, amikor a levegő áthalad a pengéken. A penge szélirányú oldalán lévő alacsony nyomású légzseb maga felé húzza a pengét, aminek következtében a rotor elfordul, amelyet emelésnek hívnak. A szél erejét a penge elülső oldalával szemben húzásnak nevezzük. A felvonó ereje valójában sokkal erősebb, mint a szél húzóereje. A nettó eredmény egy olyan emelőerő, amely merőleges a turbinák lapátjai feletti levegő áramlási irányára, amely nyomatékot hoz létre a szélturbina rotorjában, és propellerként forog.

a főtengely funkciói

az alacsony fordulatszámú tengely, amely a turbina fő tengelye, fontos funkciókkal rendelkezik. Támogatja a rotort (agyat és a lapátokat), és a vele összekapcsolt nagy sebességű tengelyt a sebességváltón keresztül hajtja, amely az egyik fő szélturbina alkatrész. Az alacsony fordulatszámú tengely továbbítja a forgórész forgómozgását és a nyomaték lendületét a nagy sebességű tengelyre a sebességváltón keresztül a generátor meghajtásához.

a sebességváltó szerepe

a szélturbina forgórészének forgásából származó teljesítmény a hajtóműn keresztül, azaz az alacsony sebességű tengelyen (a főtengelyen), a sebességváltón és a nagysebességű tengelyen keresztül kerül a generátorba. A szélturbina forgórésze viszonylag lassú sebességgel forog. Sebességváltóval ez a lassan forgó, a rotor nagy nyomatékát nagy sebességre, alacsony nyomatékra alakítják át, amelyre a nagy sebességű tengelyhez csatlakoztatott generátorhoz van szükség. A sebességváltó a generátor forgási sebességét körülbelül 15-ről 20 fordulat / percre (fordulat / perc) növeli egy nagy, egy megawattos turbina esetében körülbelül 1800 fordulat / percre, amelyre a legtöbb generátornak szüksége van az áram előállításához.

a vezérlő szerepe

a szélturbina funkcionalitásának optimalizálása érdekében egy vezérlőt használnak, amely a szélturbina egyik legfontosabb alkotóeleme. A vezérlő növeli az energiatermelést és korlátozza a szerkezeti részek terhelését. A vezérlőrendszer számos számítógépből áll, amelyek folyamatosan figyelik a szélturbina állapotát, és az érzékelőkből gyűjtik a működési statisztikákat. A vezérlő folyamatosan optimalizálja az energiatermelést, elsősorban a szélirány és a szélsebesség folyamatos mérése alapján. 8-16 mérföld / óra (mph) szélsebességgel indítja el a gépet, és körülbelül 55 mph sebességgel leállítja a gépet. A turbinák nem működnek 55 mph feletti szélsebességgel, mert az erős szél károsíthatja a turbinákat.

a törésrendszer

a törésrendszer a szélturbina egyik fontos része. Ez a rendszer automatikusan leállítja a rotort, amikor forgási sebessége meghaladja a kivágási pontot, hogy megakadályozza a mechanikai vagy elektromos sérüléseket. A legmodernebb szélturbinák elsődleges fékrendszere az aerodinamikai fékrendszer, amely néhány fordulattal leállítja a turbinát. Ezenkívül az aerodinamikai fékrendszer nagyon kíméletes módot kínál a turbina törésére, anélkül, hogy a torony és a gép nagyobb stresszt, szakadást és kopást okozna.

a generátor funkciója

a szélturbina generátor a rotorlapátok által generált forgási mechanikai energiát elektromos energiává alakítja. A szél közvetlenül a turbina lapátjaihoz nyomja, amely a szél lineáris mozgását átalakítja a generátor forgórészének forgásához szükséges forgómozgássá, hogy elektromosságot állítson elő egy elektromágneses mező.

minden szélturbinának vannak bizonyos jellemzői A szélsebességgel kapcsolatban. A generátor (vagy generátor) csak akkor termel kimenő teljesítményt, ha forgási sebessége meghaladja a bekapcsolt szélsebességet, ahol a szél ereje a rotorlapátokon elegendő a súrlódás leküzdéséhez, és a rotorlapátok elég gyorsulnak ahhoz, hogy a generátor elkezdhesse az áramtermelést. E vágási sebesség felett a generátor teljesítménye a szélsebesség kockájaként emelkedne (vagyis ha a szélsebesség megduplázódik, a teljesítmény nyolcszorosára nő), amíg el nem éri a maximális névleges teljesítményt. Ha a szélsebesség tovább növekszik, a szélturbina generátor automatikusan leáll a kivágási pontján, hogy megakadályozza a mechanikai vagy elektromos károkat.

a hangmagasság-rendszer funkciója

a Szélturbinában a hangmagasság-rendszer egy zárt hurkú hajtórendszer, amely a turbinalapátok szögét úgy forgatja, hogy a lapátok a rendelkezésre álló szélenergia megfelelő mennyiségét használják fel a legnagyobb teljesítmény elérése érdekében, ugyanakkor biztosítva, hogy a turbina ne lépje túl a maximális fordulatszámot. Ez fenntartja a turbina biztonságát nagy szél, elektromos terhelés elvesztése vagy más káros események esetén.

a szélturbinatorony szerepe

a szélturbinákat egy toronyra szerelik fel, hogy a szélből energiát gyűjtsenek. A turbina fő teste a torony tetején és a pengék mögött helyezkedik el. A szélturbina tornya támogatja a Nacellát és a rotort (az agyat három rögzített pengével). A magasabb tornyok lehetővé teszik a szélturbinák számára, hogy több energiát gyűjtsenek és több villamos energiát termeljenek, mivel a szélsebesség a talajtól távolabb növekszik, és a szél stabilabban fúj magasabb légkörben.

Ön is szeretné olvasni ezt a bejegyzést: szélenergia előnyei és hátrányai

Gyakran Ismételt Kérdések

most, hogy a funkciók a fő szélturbina alkatrészek már kifejtette, hogy mutassa meg, hogyan működik a szélturbina hadd is foglalkozni néhány kapcsolódó kérdések gyakran kérik az emberek.

hogyan működnek a szélturbinák, ha nem szeles?

ha a légkör nem szeles, vagy ha túl kevés a szél, és a pengék lassan mozognak, a szélturbina nem termel áramot. Van egy ‘cut-in sebesség’, amelynél a turbina elkezd villamos energiát termelni. A teljesítmény tovább növekszik a szélsebesség növekedésével.

miért van a szélturbináknak 3 lapátja?

a turbina kevesebb lapátja csökkenti az ellenállást. De a kétlapátos turbinák rezegnek, amikor a szél felé fordulnak. A szögimpulzus állandó marad egy három pengéjű turbinában. Ez azért van, mert amikor az egyik penge fel van állítva, a másik kettő szögben mutat, és a turbina simán foroghat a szélbe.

mennyi energia származik a szélből az Egyesült Államokban?

szélenergia az Egyesült Államok teljes villamosenergia-termelésének körülbelül 6% – át biztosítja, beépített kapacitása meghaladja a 80 GW-ot, ami 24 millió otthon áramellátásához elegendő.

érdemes elolvasni a kapcsolódó bejegyzést is: Hogyan működik a szélenergia?

következtetés

reméljük, hogy a fentiekben ismertetett főbb szélturbinák funkcióinak áttekintése után nem lehet nehézség annak megértésében, hogy a szélturbinák hogyan használják fel a szélből származó energiát villamos energia előállítására.

a fő szélturbina alkatrészek működése a következőképpen foglalható össze:

1. Amikor a szél fúj a turbina ferde lapátjaira, amelyek egy rotorhoz vannak rögzítve, a rotor forogni kezd, ezáltal a szél mozgási energiáját mechanikai energiává alakítja;

2. A forgórész a turbina fő tengelyéhez van csatlakoztatva. A rotor tengelye egy sebességváltón keresztül csatlakozik egy generátorhoz. A sebességváltó a hajtótengely kis sebességű forgását nagy sebességű forgássá alakítja át elég gyorsan ahhoz, hogy a generátort meghajtsa, és a turbina tengelyén lévő mechanikai energiát elektromágneses mező segítségével elektromos energiává alakítsa;

3. A generátor által előállított elektromos áram a turbinatorony belsejében végigfutó kábelen keresztül áramlik;

4. A fokozatos transzformátor a villamos energiát nagyobb feszültségre alakítja át, hogy továbbítható legyen az elektromos hálózatra;