풍력 터빈 응용 프로그램을위한 발전기–제 2 부:하나를 선택하는 방법

다양한 유형의 발전기

소형 풍력 터빈에 결합 할 수있는 여러 유형의 발전기가 있습니다:가장 중요한 것은 직류 또는 교류 유형과 영구 자석 또는 전기장 여기로 각각 작동하는 동기식 또는 비동기식입니다. 선택은 응용 프로그램(독립형 또는 그리드 연결),부하 유형,제조 가능성,정격 출력,터빈 속도 및 비용과 같은 다양한 요소에 따라 다릅니다. 그럼에도 불구하고 이러한 모든 전기 기계는 패러데이의 전자기 유도 법칙에서 작동하는 전기 기계 장치입니다.

동기식 대 비동기

이 기사의 전편에서 설명한 바와 같이 발전기의 회전 부분에는 자기장을 생성하는 일종의 구성 요소가 포함되어 있습니다. 따라서 회전 극을 구성합니다. 이 작업을 수행할 수 있는 구성 요소에는 두 가지 종류가 있습니다.

소위 동기식 발전기에서 우리는간단한 영구 자석. 그들은 말굽 자석 또는 냉장고에 충실 수 있는 자석의 종류와 비슷합니다. 영구 자석을 사용하는 발전기 유형은 회 전자 및 자기장이 동일한 속도로 회전하기 때문에 동기식이라고합니다. 동기식 발전기는 일반적으로 높은 전력 밀도와 낮은 질량을 가지고 있기 때문에 풍력 터빈 응용 분야에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이 발전기에 의해 부과 된 과제는 극심한 열 발생으로 영구 자석이 자기 소거되어 발전기를 쓸모 없게 만들 수 있으며 고정 된 주파수로 전기를 생산할 수 없다는 것입니다. 이것은 풍속과 같은 속도의 회전의 가변성 때문입니다. 따라서 이러한 발전기에는 정류 전력이 필요합니다.컨버터.

동기식 대 상대는 비동기식 생성기입니다. 그들은 영구 자석을 사용하지 않고 여분의 코일을 사용하여 전기장을 만듭니다. 패러데이의 법칙은 전류와 자기장이 항상 함께 존재한다는 것을 암시합니다. 이것은 우리가 여기에 설명 된 방식으로 전류를 유도하는 자기장을 사용할 수 있습니다,그러나 그것은 또한 우리가 코일을 통해 전류를 전송하여 자기장을 생성하는 데 도움이. 이것은 정확히 비동기 생성기가하는 일입니다. 발전기의 이 종류는 그러므로 자석을 위해 특별히 힘 공급을 필요로 합니다,그러나 그것의 대조물 보다는 더 믿을 수 있는 손상하기 위하여 보다 적게 수그립니다. 또한,그것은 로터 속도 변동을 훨씬 더 쉽게 흡수 할 수 있도록 더 높은 수준의 댐핑을 가지고 있습니다.

발전기 대. 발전기

발전기와 발전기의 주요 차이점은 다음과 같습니다.

아주 기본적인 발전기 설정을 위해,우리는 생산 된 전력 출력은 교류 전기가 될 것이 문서의 전편에서 배웠다. 발전기가 개념을 완전히 재 설계하지 않고 직류 전원을 생성 할 수있는 부분을 정류자라고합니다. 그것의 가장 간단한에,기본적으로 갱구가 돌 때 발전기의 전원 회로의 2 개의 다른 끝 접촉에 연결하고 차단하는 조정 스위치입니다. 이를 통해 정류자는 출력 전류의 극성을 지속적으로 변경하여 결국 출력이 항상 동일한 극성을 갖도록합니다.

직류 전류를 생산하는 발전기의 주요 이점은 대부분의 전기 장치가 작동하려면 직류 전원이 필요하다는 것입니다. 이것은 당신이 교류 전원을 생성하는 경우에,당신은 항상 전력 변환기를 당신의 가정에 있는 전기를 사용하는 필요로 할 것이라는 점을 의미합니다.

그럼에도 불구하고 교류 전력을 생산하는 발전기는 오늘날 훨씬 더 널리 보급되어 있습니다. 그 이유는 교류 전기가 훨씬 간단하기 때문입니다.그리고 거대한 전력선을 통해 전송하는 것이 더 효율적입니다. 수송을 위한 극단적으로 높은 전압으로 교류 전원을 개조하고 그 후에 쓸모 있는 수준에 그것을 다시 감소시키는 것은 쉽 뜻깊은 동력 손실 없이 끝날 수 있습니다. 같은 것은 매우 직류 전류로 할 수 없다. 일단 그것이 소비를 위한 원한 위치에 도착하면,교류 전원은 직류로 쉽게 다시 변형될 수 있습니다.

풍력 에너지 표준: 영구 자석 동기 발전기

풍력 터빈에서 가장 많이 사용되는 발전기 유형은 영구 자석 동기 발전기입니다. 이는 최근 몇 년 동안 성능 향상 및 비용 감소로 인해 매력을 얻었 기 때문입니다.특히 직접 구동 터빈의 경우 일반적으로 동기화되지 않는 발전기에 비해 60 극 이상의 극 수를 가질 수 있기 때문에 경쟁력이 있습니다. 즉,낮은 회전 속도에도 불구하고합리적인 전원 출력 주파수를 얻을 수 있습니다.

정상 작동 중에 영구 자석 발전기는 안정적이고 안전하며 가장 중요한 것은 자기장을 제공하기 위해 여기 회로에 추가 전원 공급이 필요하지 않다는 것입니다. 이로 인해 설계 및 전기 연결이 훨씬 간단 해지고 전체 발전기 손실의 20-30%를 구성 할 수있는 회 전자 흥분을 제거합니다. 결과적으로 전력 밀도가 높고 발전기는 작고 효율적입니다. 이것은 소자의 위험이 제대로 처리된다는 것을 감안할 때,그것은 낮은 평생 비용과 작은 문제 또는 유지 보수를 약속하기 때문에 매력적입니다.

파워 커브

단순해 보일지 모르지만,풍력 터빈과 발전기 사이의 연결은 샤프트와 기어박스를 가진 기계적인 것이 아니다. 만족스러운 성능을 얻으려면 풍력 터빈과 발전기의 전력 곡선을 일치시켜야합니다.

일반적으로 말하자면,힘의 다른 유형,그러나 그들에는 육체적인 단위 와트가 있습니다. 있다기계적 힘,먼저 바람에 포함 된 다음 회전 블레이드에 포함 된 다음 전력이 있습니다.

한편,풍력 터빈의 회전 블레이드에 포함 된 회전 기계 동력은 로터의 회전 속도 배 회전 운동량으로 계산됩니다. 속도는 기본적으로 샤프트가 고정 된 시간 내에 얼마나 자주 회전하는지,멘텀은 샤프트가 얼마나 많은’저항’또는 관성 모멘트가 회전 할 수 있는지에 해당합니다. 모멘텀을 시각화하려면,당신이 당신의 연필을 돌려 상상손. 당신이 그것을 느슨하게 잡으면,그렇게하기가 매우 쉬울 것입니다. 당신이 조여 그립을 가지고가는 경우에,당신은 연필이 이전과 같은 속도로 회전 유지하기 위해 더 많은 노력을 사용해야합니다. 회전 운동을 멈추는 단단한 그립이 높은 관성 모멘트와 비슷하기 때문에 더 높은 순간을 적용해야합니다.

따라서 풍력 터빈 로터의 출력은 회전 속도와 주어진 시간에 존재하는 운동량에 달려 있습니다. 물론 전력 출력이 항상 똑같은 것은 아닙니다. 그것은 바람의 속도가 증가 또는 감소함에 따라 크게 변경됩니다. 이 기회소위 전력 곡선을 구성합니다.

한편,전력은 장치의 전압 배 전류로 계산됩니다. 간단히 말해서,발전기에서 일어나는 일은 회전에 포함 된 전력의 일부를 추출하여 전력으로 변환한다는 것입니다. 얼마나 많은 힘을 추출 할 수 있는가?분명히 존재하는 힘의 양에 달려 있습니다. 문제는 그 자체로 발전기가 얼마나 많은 회전 동력이 있는지 알지 못한다는 것입니다.그러나 그것이 할 수있는 것은 현재 풍속을 알기 위해 바람 센서에서 입력을 얻는 것입니다. 터빈의 동력 곡선 덕분에 현재의 회전력은 상기 풍속에서 직접 유도 될 수 있습니다. 그래서 지금,우리가 결정할 수 있는 방법 많은 전력 발전기 주어진된 바람 속도에서 추출 하 고 그렇게 그것을 프로그램 해야 합니다. 그렇게함으로써,우리는 그것을 자신의 전력 곡선을 제공합니다.

에너지 및 전력 출력-차이점은 무엇입니까?

사람들이 풍력 터빈에 대해 이야기 할 때 일반적인 오해는 전력 및 에너지 출력을 혼동한다는 것입니다. 그 차이는 다음과 같습니다:전력 출력은 특정 기간에 비해 얼마나 많은 에너지가 생산되는지 알려줍니다. 에너지 출력은 우리에게 얼마나 많은 에너지가실제로 생산된다. 에너지 출력을 나타내는 데 사용되는 단위는 일반적으로 킬로와트 와트 시간입니다. 1 킬로 와트 시간의 에너지 생산은 1 시간 이내에 전기 장치가 정확히 1,000 와트의 전기를 공급했거나 절반 내에 2,000 와트의 전기를 생산했음을 의미 할 수 있습니다.

그래서 만약 당신이 누군가에게 당신의 풍력 터빈이 작년에 생산 한 많은 에너지를 말하고 싶다면,당신은”내 터빈은 400 킬로와트를 생산했습니다.”. 이 문맥에서,권력에 대해 이야기하는 것은 거의 의미가 없을 것입니다. 일반적으로 전력 출력을 비교하는 것은 동일한 환경 조건에서 작동하는 두 가지 종류의 터빈을 비교할 때 유용합니다. 권력에 대해 이야기하는 것이 합리적인지 여부에너지 출력은 상황에 따라 크게 달라집니다. 그럼에도 불구하고 단위를 알고 사용하십시오.에너지에 대해 이야기 할 때 전력 및 킬로 와트 시간에 대해 이야기 할 때 와트.