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바람 터빈 성분의 일.

전기를 생성하는 풍력 터빈 부품의 기능.

이 기사에서는 주요 풍력 터빈 부품에 대한 개요와 이러한 부품을 사용하여 풍력 터빈이 어떻게 작동하는지에 대해 설명합니다.

풍력 에너지는 세계에서 가장 빠르게 성장하는 에너지 원 중 하나입니다. 재생 가능 자원에서 대체 청정 전력에 관해서,풍력 발전은 태양 후 미래에 시장의 두 번째로 큰 점유율을 차지할 것으로 예상된다. 우리가 전기를 생성하는 주요 풍력 터빈 구성 요소의 작업에 들어가기 전에 먼저 풍력 터빈이 바람에서 에너지를 활용하기 위해 어떻게 작동하는지에 대한 기본 원리를 살펴 보겠습니다.

풍력 에너지는 무료로 재생 가능한 자원입니다. 오늘날 얼마나 많이 사용 되든,미래에는 여전히 동일한 풍력 에너지 공급이있을 것입니다. 기존의 발전소와 달리 풍력 발전소는 대기 오염 물질이나 온실 가스를 방출하지 않습니다. 이 기술은 화석 연료 구동 발전기보다 높은 초기 투자를 필요로하지만,풍력 발전 시스템의 비용은 구매할 연료가 없으며 운영 비용이 최소이기 때문에”수명주기”비용 기준으로 다른 발전 기술과 훨씬 더 경쟁력이 있습니다.

풍력 터빈의 작동 원리-기본 원리

간단한 원리로 작동하는 풍력 터빈은 바람의 힘을 활용하여 전기를 생성합니다. (위의 그림과 같이)바람의 에너지는 로터 주위에 두 개 또는 세 개의 프로펠러 같은 블레이드를집니다. 회전자는 터빈의 주요 갱구에 연결됩니다. 바람이 회전자의 각이지는 잎에 불 때,회전자가 그로 인하여 바람의 운동 에너지를 역학적 에너지로 개조하는 회전시키는 원인이 됩니다. 회전자 갱구는 변속기를 통해서 발전기에 연결되기 때문에,회전자가 회전시킬 때,그래서 발전기를 하고 발전기는 전자기장을 이용하여 전기 에너지로 터빈의 갱구에 역학적 에너지를 개조합니다.

이제 풍력 터빈의 주요 부분이 터빈을 작동시키는 역할을 살펴 보겠습니다.

주요 풍력 터빈 부품의 기능

주요 풍력 터빈 부품의 작업은 풍력 터빈이 전기를 생산하는 방법을 설명하기 위해 아래에 자세히 설명되어 있습니다.

나셀

나셀은 모든 풍력 터빈 부품 중에서 가장 중요합니다. 그것은 발전기,변속기 및 브레이크 집합을 포함하여 바람 터빈 성분 전부를 수용합니다.

나셀은 탑 위에 있으며 저속 및 고속 샤프트,기어 박스,브레이크 및 발전기를 수용합니다. 또한 풍속을 측정하는 풍속계,바람의 방향을 측정하는 베인,블레이드의 각도를 제어하는 피치 제어 시스템 및 바람에 상대적인 터빈의 위치를 제어하는 요 드라이브에서 데이터를 수신하는 컨트롤러를 수용합니다.

나셀 위에 있는 바람개비가 컨트롤러에게 바람이 어디에서 오는지 알려줍니다. 바람의 방향은 바람 또는 바람이 부는 터빈 설계를 결정합니다. 바람이 부는 터빈은 바람을 마주하는 나셀 앞의 로터를 가지고 있고,바람이 부는 터빈은 나셀 뒤의 로터를 가지고 바람으로부터 멀리 향합니다. 로터 방향의 영향,즉 상향 또는 하향은 풍력 터빈 시스템의 불안정한 하중에 지배적인 영향을 미칩니다. 바람이 방향을 바꿀 때,나셀 및 회전자는 따른다. 로터는 항상 바람을 제대로 잡기 위해 바람을 향해야합니다. 풍력 터빈의 컨트롤러는 항상 로터가 바람으로 설정되어 있는지 확인합니다. 거의 모든 풍력 터빈은 바람이 부는 디자인입니다.

로터와 터빈 블레이드의 기능

로터는 바람의 운동 에너지를 회전-기계 에너지로 변환하는 풍력 터빈의 가장 중요한 부분 중 하나입니다.

터빈 블레이드와 허브는 함께 풍력 터빈의 로터를 형성합니다. 대부분의 터빈에는 블레이드와 같은 두 개 또는 세 개의 프로펠러가 있습니다. 허브는 주요 갱구에 잎을 연결하는 주요 바람 터빈 부속의 한개이고 궁극적으로 회전자 허브에서 전력 발전기에 회전 기력을 옮기는 드라이브 기차의 나머지에. 회전자는 터빈의 주요 갱구에 연결됩니다. 바람에 있는 에너지는 발전기를 회전시키고 발전기가 전자기장을 이용하여 전기 에너지로 터빈의 갱구에 역학적 에너지를 개조하는 회전자의 주위에 터빈날을 돕니다. 따라서 터빈 로터의 역할은 실제로 풍력 터빈이 어떻게 전기를 생성하는지 설명합니다.

터빈 블레이드의 기능

터빈 블레이드는 비행기처럼 바람이 불 때 모양이 다르기 때문에 리프트 및 드래그를 생성하여 작동합니다.

풍력 터빈 로터에서 작동하는 두 가지 주요 공기 역학적 힘은 바람의 흐름 방향에 수직으로 작용하는 양력과 흐름의 방향에 평행하게 작용하는 항력입니다. 풍력 터빈의 블레이드는 한쪽(후면)이 다른 쪽(전면)보다 훨씬 더 구부러진 모양입니다. 이 다양한 모양은 공기가 블레이드를 가로 질러 움직일 때 압력 차이를 유발합니다. 블레이드의 바람이 부는 쪽의 저압 에어 포켓이 블레이드를 향해 당겨 로터가 회전하도록합니다.이 에어 포켓은 리프트라고합니다. 블레이드의 전면에 대한 바람의 힘을 드래그라고합니다. 리프트의 힘은 실제로 바람의 드래그 힘 보다 훨씬 강하다. 최종 결과는 풍력 터빈 로터에 토크를 생성하고 프로펠러처럼 회전하게 터빈 블레이드를 통해 공기의 흐름 방향에 수직 인 양력이다.

메인 샤프트의 기능

터빈의 메인 샤프트 인 저속 샤프트는 중요한 기능을 가지고 있습니다. 그것은 회전자(허브 및 잎)를 지원하고 주요 바람 터빈 부속의 한개인 기어 박스를 통해서 그것과 연결된 고속 갱구를 몹니다. 저속 갱구는 기어 박스를 통해서 고속 갱구에 회전자의 회전하는 동의 및 토크 발전기를 몰기 위하여 기세를 전달합니다.

기어 박스가 수행하는 역할

풍력 터빈 로터의 회전으로부터의 동력은 동력 전달 장치,즉 저속 샤프트(메인 샤프트),기어 박스 및 고속 샤프트를 통해 발전기로 전달됩니다. 풍력 터빈의 로터는 비교적 느린 속도로 회전합니다. 변속기로 이 천천히 자전해서,회전자에서 높은 토크 힘은 고속,고속 갱구에 연결된 발전기를 위해 필요한 낮은 토크 힘으로 개조됩니다. 기어 박스는 대부분의 발전기가 전기를 생성하는 데 필요한 분당 약 1,800 회전으로 대형 1 메가 와트 터빈의 경우 분당 약 15~20 회전에서 발전기의 회전 속도를 증가시킵니다.

컨트롤러

의 역할 풍력 터빈의 기능을 최적화하기 위해 컨트롤러가 사용되며,이는 가장 중요한 풍력 터빈 구성 요소 중 하나입니다. 컨트롤러는 전력 생산을 증가시키고 구조 부품의 부하를 제한합니다. 제어 시스템은 풍력 터빈의 상태를 지속적으로 모니터링하고 센서로부터 작동 통계를 수집하는 다수의 컴퓨터로 구성됩니다. 컨트롤러는 주로 풍향과 풍속을 지속적으로 측정하여 에너지 생산을 지속적으로 최적화합니다. 그것은 시속(시속)당 약 8~16 마일의 바람 속도에서 기계를 시작 하 고 시속 약 55 마일에 기계를 종료. 높은 바람이 터빈에 손상을 줄 수 있기 때문에 터빈은 시간당 약 55 마일 이상의 풍속에서 작동하지 않습니다.

차단 시스템

차단 시스템은 풍력 터빈의 중요한 부분 중 하나입니다. 이 시스템은 회전 속도가 컷 아웃 포인트를 초과하여 기계적 또는 전기적 손상을 방지 할 때 로터를 자동으로 정지시킵니다. 대부분의 현대 바람 터빈을 위한 1 차적인 제동 장치는 2 회전의 사정에 있는 터빈을 멈추는 공기 역학적인 제동 장치입니다. 또한,공기 역학적 제동 시스템은 탑과 기계에 큰 스트레스,눈물 및 마모없이 터빈을 파괴하는 매우 부드러운 방법을 제공합니다.

발전기의 기능

풍력 터빈 발전기는 로터 블레이드에 의해 생성 된 회전 기계적 동력을 전기 에너지로 변환합니다. 바람은 전자기장을 이용하여 전기를 생성하기 위하여 발전기 회전자를 회전시키게 필요한 회전하는 동의로 바람의 선형 운동을 개조하는 터빈의 잎에 대하여 직접 밉니다.

모든 풍력 터빈은 풍속과 관련된 특정 특성을 가지고 있습니다. 발전기(또는 발전기)는 회전 속도가 로터 블레이드의 바람의 힘이 마찰을 극복하기에 충분하고 로터 블레이드가 발전기를 위해 충분히 가속하여 전기 생성을 시작할 때까지 출력 전력을 생성하지 않습니다. 이 컷-인 속도 이상,발전기에서 전원 출력은 최대 정격 출력 출력에 도달 할 때까지(즉,풍속이 두 배로 경우,전원 출력이 8 배 증가)풍속의 큐브로 상승 할 것이다. 풍속이 증가하는 것을 계속하는 경우에,바람 터빈 발전기는 그것의 배기판 점에 어떤 기계 전기 손상든지 방지하기 위하여 자동적으로 멈출 것입니다.

피치 시스템의 기능

풍력 터빈의 피치 시스템은 블레이드가 사용 가능한 풍력 에너지의 적절한 양을 사용하여 최대 출력을 얻을 수 있도록 회전시켜 터빈 블레이드의 각도를 제어하는 폐 루프 구동 시스템입니다.동시에 터빈이 최대 회전 속도를 초과하지 않도록 보장합니다. 이것은 모진 바람,전기 부하의 손실,또는 다른 유해한 사건 경우에는 터빈의 안전을 유지합니다.

풍력터빈탑의 역할

풍력터빈은 탑에 설치되어 풍력으로부터 에너지를 포착한다. 터빈의 주력부대는 탑의 그리고 잎의 뒤에 위에 앉습니다. 풍력 터빈의 타워는 나셀과 로터(3 개의 부착 된 블레이드가있는 허브)를 지원합니다. 더 키 큰 탑은 바람 터빈을 에너지를 더 붙잡기 가능하게 하고 풍속이 지상에서 멀리 멀리 증가하고 바람이 더 높은 대기권에 꾸준히 불기 때문에 전기를 더 생성하기 위하여.

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자주 묻는 질문

이제 주요 풍력 터빈 부품의 기능이 풍력 터빈의 작동 방식을 보여주기 위해 설명되었으므로 사람들이 자주 묻는 관련 질문 중 일부를 다루겠습니다.

바람이 불지 않을 때 풍력 터빈은 어떻게 작동합니까?

대기가 바람이 불지 않거나 바람이 너무 적고 블레이드가 천천히 움직이면 풍력 터빈은 전기를 생산하지 못할 수 있습니다. 터빈이 전기를 생산하기 시작하는’절단 속도’가 있습니다. 전원 출력은 풍속이 증가하는 때 성장하는 것을 계속합니다.

왜 풍력 터빈에는 3 개의 블레이드가 있습니까?

터빈에 있는 몇몇 잎은 끌기를 감소시킵니다. 그러나 두 개의 블레이드를 가진 터빈은 바람에 직면 할 때 진동 할 것입니다. 각운동량은 3 개의 블레이드가 있는 터빈에서 일정하게 유지됩니다. 이것은 하나의 블레이드가 위로 올 때 다른 두 개의 포인트가 각도로 회전하고 터빈이 바람으로 부드럽게 회전 할 수 있기 때문입니다.

얼마나 많은 에너지는 미국에서 바람에서 온다?

풍력은 미국 전체 전력 생산량의 약 6%를 80 게릴라와트 이상의 설치 용량으로 공급하며,이는 2,400 만 가정에 전력을 공급하기에 충분합니다.

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위에서 설명한 주요 풍력 터빈 부품의 기능을 거친 후 풍력 터빈이 풍력으로부터 에너지를 활용하여 전기를 생성하는 방법을 이해하는 데 어려움이 없기를 바랍니다.

주요 바람 터빈 성분의 일은 다음과 같이 요약될 수 있습니다:

1. 바람이 회전자에 붙어 있는 터빈의 각이지는 잎에 불 때,회전자가 그로 인하여 바람의 운동 에너지를 역학적 에너지로 개조하는 회전시키는 원인이 됩니다;

2. 회전자는 터빈의 주요 갱구에 연결됩니다. 로터 샤프트는 기어 박스를 통해 발전기에 연결됩니다. 기어 박스는 구동축의 저속 회전을 고속 회전으로 변환하여 발전기를 구동하고 터빈의 샤프트에서 기계적 에너지를 전자기장을 사용하여 전기 에너지로 변환합니다.

3. 발전기에 의해 생성 된 전류는 터빈 타워 내부를 통해 흐르는 케이블을 통해 흐릅니다.

4. 스텝 업 변압기는 전기를 더 높은 전압으로 변환하여 전력망으로 전송할 수 있습니다;