風力タービン用発電機–Part2:How to Pick One

さまざまなタイプの発電機

小型風力タービンに結合できる発電機にはいくつかのタイプがあります。 選択は負荷の適用（接続される単独で立場か格子）、タイプ、manufacturability、評価される出力、タービン速度および費用のようなさまざまな要因によって、決まります。 それにもかかわらず、これらの電気機械はすべて、ファラデーの電磁誘導の法則に基づいて動作する電気機械装置です。

同期と非同期

この記事の前編で説明したように、発電機の回転部分には、磁場を生成する何らかの成分が含まれています。 従って、それは回転棒を構成します。 このタスクを実行できるコンポーネントには2種類あります。

いわゆる同期発電機では、単純な永久磁石。 それらは馬蹄形の磁石またはあなたが冷却装置に付くことができる一種のofmagnetに類似しています。 使用する発電機のタイプ永久磁石は、ロータと磁場が同じ速度で回転するため、同期と呼ばれます。 同期発電機はtypicallyhave高い発電密度および低い固まり、そういうわけでそれらはますますusedinの風力の塗布です。 これらの発電機によって課される挑戦はthatunderの極度な熱開発、永久的な磁石は消磁できま、makingtheの発電機を無用、fixedfrequencyの電気を作り出すことができません。 これは、風速の変動と同じ速度の回転。 従って、これらの発電機は調整のpowerconverterを要求する。

synchronousに対応するものはasynchronousgeneratorです。 それらは永久的な磁石を使用しないが、usingextraのコイルを使用して電界を作成する。 ファラデーの法則は、電流と磁気フィールドは常に一緒に存在することを示唆しています。 これは、ここで詳述されている方法で電流を誘導するために磁場を使用することを可能にするが、コイルに電流を送ることによって磁場を生成するのにも役立つ。 これはまさに非同期ジェネレータが行うことです。 従ってこの種類の発電機は磁石のためのpowersupplyをとりわけ必要としますが、同等より信頼できる損傷し、mightbeにより少なく傾向があります。 さらに、回転子の速度の変動をはるかに容易に吸収できるように、それに高度のofdampingがあります。

ダイナモ対 オルタネータ

ダイナモとオルタネータの主な違いは、それらが生成する電流の種類です：ダイナモは直流（DC）を生成し、オルタネータは常に流れ方向を変化させる交流（AC）を生成する。

非常に基本的な発電機の設定については、この記事の前編で、生成された電力出力は交流電力になることを学びました。 ダイナモが完全に概念を設計し直さないでDC電源を作り出すことを可能にする部分は整流子と呼ばれます。 最も簡単では、それは基本的にシャフトが回ると同時に発電機の電力回路の2つの異なった端の接触に接続し、切る固定スイッチです。 これにより、整流子は出力電流の極性を常に変化させることができ、最終的には出力が常に同じ極性になるようになります。

直流電流を生成するダイナモの主な利点は、私たちの電気機器のほとんどが機能するために直流電力を必要とすることです。 これはifyouが交流電力を発生させることを意味します、電力変換器があなたの家でtheelectricityを使用することを常に必要とします。

それにもかかわらず、交流電力を生産する交流発電機は今日広く普及しています。 この理由は、AC電気がはるかに単純であるということです巨大な電力線を介して送信する方が効率的です。 交通機関のためのextremelyhighの電圧に交流電力を変え、次に使用可能なレベルにそれを再度減らすことはiseasy、重要な電力損失なしですることができます。 同じことは非常にDC電流とは困難です。 それが望ましいlocationforの消費で着いたら、交流電力はDCに容易に再度変形させることができます。

風力エネルギーの標準: 永久磁石の同期発電機

風力で最も使用される発電機のタイプは永久磁石の同期発電機です。 これは、近年、パフォーマンスの向上とコストの削減により魅力が増しているためです。特にダイレクトドライブタービンの場合、従来の同期発電機に比べて60極以上の極数を持つことができるため、競争力があります。 これは回転速度が低いにもかかわらず、areasonable出力の頻度を達成することができることを意味する。

通常の動作時には、永久磁石発電機は安定して安全であり、最も重要なことに、励起回路が磁場を供給するための追加の電源を必要としません。 これはthedesignおよび電気関係を大いにより簡単にさせ、総発電機の損失の20-30%を構成できる回転子のexcitationlossesを除去する。 その結果、出力密度は高く、発電機は小さく、有効に残ります。 これは減磁の危険がwithproperly対処されることを考えると、低い寿命の費用および少し問題か維持を約束するので魅力的です。

パワーカーブ

単純に見えるかもしれませんが、風力タービンと発電機の間の接続は、シャフトとギアボックスを備えた機械的なものではありません。 満足な性能を達成するためには、thewindのタービンおよび発電機の力のカーブは一致する必要があります。

一般的に言えば、さまざまな種類の電力がありますが、物理単位ワットがあります。 そこには機械的な力があり、最初に風に含まれ、次に回転する刃に含まれ、そして電力があります。

一方で、風力タービンの回転翼に含まれる回転機械的パワーは、ロータの回転速度にその回転運動量を掛けたものとして計算されます。 速度はどの位の割りでシャフトが一定一定期間の内に回るかthemomentumがshaftcanがに対して回るかどの位”抵抗”か慣性モーメントに対応する間、isessentially。 運動量を視覚化するには、あなたの鉛筆を手にしてください。 あなたが緩くそれを保持する場合、それはそうすることは非常に簡単になります。 あなたはatighterグリップを取る場合は、以前と同じ速度で回転鉛筆を維持するために多くの努力を使用する必要があります。 何が起こるかは、回転運動を停止するあなたのタイトなグリップが高い慣性モーメントに似ているので、それに高い運動量を適用する必要があるとい

だから、風力タービンの回転子の出力は、回転速度と任意の与えられた時間における現在の運動量に依存する。 もちろん、電力出力は必ずしも正確に同じではありません。 それは風速が増加するか、または減ると同時にかなり変わります。 これらのチャンスいわゆる電力曲線を作る。

一方、電力はデバイスの電圧に電流を掛けたものとして計算されます。 簡単に言えば、発電機で起こったことは、回転に含まれる電力の一部を抽出して電力に変換することです。 どのくらいの電力を取り出すことができるか明らかに存在する電力の量に依存する。 問題は、それ自体では、発電機はそこにどのくらいの回転力があるかを知らないということです。しかし、それができることは、現在の風速を知るために風センサーから入力を得ることです。 タービンの出力曲線のおかげで、その現在の回転力は、前記風速から直接導出することができる。 だから今、私たちはどのように決定することができます発電機が任意の風速で抽出し、そうするようにプログラムする必要があります多くの電力。 そうすることによって、我々はそれに独自の電力曲線を与えます。

エネルギーと電力出力-違いは何ですか？

人々が風力タービンについて話すときのよくある誤解は、電力とエネルギー出力を混同するということです。 電力出力は、特定の期間にどれくらいのエネルギーが生産されているかを示します。 エネルギー出力は、どのくらいのエネルギーが実際に生産されているかを教えてくれます。 エネルギー出力を示すために使用される単位は、通常kwh–kiloワット時間です。 一キロワット時間のエネルギー生産は、一時間以内に、電気装置が電気の正確に千ワットをprocucedているか、半分以内に私たちの、それは電気の二千ワットを生産していることを意味する可能性があります。

だから、あなたの風力タービンが昨年どのように多くのエネルギーを生産したかを誰かに伝えたいのであれば、”私のタービンは400kWhを生産しています–それはクールではありませんか？”. この文脈では、力について話すことはほとんど意味をなさないでしょう。 典型的には、出力を比較することは、同じ環境条件下で動作する二つの異なる種類のタービンを比較する場合に有用であろう。 電力について話すことが理にかなっているかどうかエネルギー出力は状況に大きく依存します。 それにもかかわらず、あなたのユニットを知っている–使用エネルギーについて話すときに電力とキロワット時間について話すときのワット。