Generatorer For Vindturbinapplikasjoner-Del 2: Hvordan Velge En

Ulike typer generatorer

det finnes flere typer generatorer som kan kobles til små vindturbiner: viktigst DC eller AC typer og synkron eller asynkron som opererer med permanente magneter eller elektrisk felt eksitasjon hhv. Valget avhenger av ulike faktorer, for eksempel applikasjon (frittstående eller nettilkoblet), type last, produserbarhet, nominell effekt, turbinhastighet og kostnad. Likevel er alle disse elektriske maskinene elektromekaniske enheter som arbeider Med Faradays lov om elektromagnetisk induksjon.

Synkron vs Asynkron

som forklart i prequel til denne artikkelen, inneholder den roterende delen av en generator en slags komponent som skaper et magnetfelt. Derfor utgjør det roterende poler. Det finnes to typer komponenter som kan oppfylle denne oppgaven.

i såkalte synkrone generatorer finner vienkle permanente magneter. De ligner på hestesko magneter eller til den slagsmagnet som du kan holde fast i et kjøleskap. Typen generator som brukerpermanente magneter refereres til som synkron fordi rotoren ogmagnetfeltet roterer med samme hastighet. Synkrone generatorer typiskha en høy effekt tetthet og lav masse, det er derfor de blir stadig mer brukti vindturbin applikasjoner. Utfordringene ved disse generatorene er at under ekstrem varmeutvikling kan de permanente magneter demagnetisere, gjøre generatoren ubrukelig, og at de ikke kan produsere strøm med en fast frekvens. Dette skyldes variabiliteten av vindhastighetene ogsamhastighetsrotasjon. Derfor krever disse generatorene likeretter kraftomformere.

motstykket til synkron er asynkron generatorer. De lager et elektrisk felt som ikke bruker permanente magneter, men brukerekstra spoler. Faradays lov antyder at en elektrisk strøm og en magnetiskfelt alltid eksisterer sammen. Dette gjør at vi kan bruke et magnetfelt til å indusereen elektrisk strøm på den måten som er detaljert her, men det hjelper oss også til å skape et magnetfelt ved å sende en strøm gjennom en spole. Dette er akkurathva asynkrone generatorer gjør. Denne typen generator trenger derfor en strømforsyning spesielt for magneter, men det er mindre utsatt for skade og kan være mer pålitelig enn motparten. Videre har den en høyere grad ofdamping slik at den kan absorbere rotorhastighetsfluktuasjoner mye lettere.

Dynamoer vs. Dynamoer

hovedforskjellen mellom dynamoer og dynamoer erstrømstypen de produserer: dynamoer produserer en likestrøm (DC) mensvekslere produserer en vekselstrøm (AC) som stadig endrer strømningsretningen.

for et veldig grunnleggende generatoroppsett har vi lært i prequel til denne artikkelen at den produserte effekten vil VÆRE VEKSELSTRØM. Den delen som gjør at en dynamo kan produsere LIKESTRØM uten å fullstendig omforme konseptet, kalles en kommutator. På sitt enkleste er det i utgangspunktet en fast bryter som kobler til og kobler fra de to forskjellige endekontaktene til generatorens strømkretsen når akselen svinger. Dette gjør at kommutatoren hele tiden kan endre polariteten til utgangsstrømmen, slik at utgangen til slutt alltid er av samme polaritet.

den største fordelen med dynamoer som produserer LIKESTRØM, er at de fleste av våre elektriske enheter trenger LIKESTRØM for å fungere. Dette betyr at hvis DU genererer VEKSELSTRØM, vil du alltid trenge en strømomformer for å bruke strøm i hjemmet ditt.

likevel er generatorer som produserer VEKSELSTRØM, farmore utbredt i dag. Årsaken til dette er AT VEKSELSTRØM er mye enklereog mer effektivt å overføre via store kraftledninger. Konvertere VEKSELSTRØM til extremelyhigh spenninger for transport og deretter redusere den til brukbare nivåer igjen iseasy og kan gjøres uten betydelige effekttap. Det samme er veldigvanskelig Å gjøre MED DC-strømmer. Når DEN er kommet til ønsket stedfor forbruk, KAN VEKSELSTRØMMEN enkelt omdannes til DC igjen.

Standard i vindkraft: Permanentmagnet synkron generatorer

typen generator mest brukt i vindturbiner er permanentmagnet synkron generatorer. Dette skyldes at de siste årene har dehar fått attraktivitet på grunn av å forbedre ytelsen og redusere kostnadene.Spesielt for direktedrevne turbiner er de konkurransedyktige fordi de kan ha høyere polnummer på 60 eller flere poler sammenlignet med en konvensjonelt wouldasynkron generator. Dette betyr at til tross for lavere rotasjonshastigheter, areasonable effekt frekvens kan oppnås.

under normal drift, permanente magnetgeneratorerer stabile og sikre og viktigst, de trenger ikke en ekstra strømforsyning for eksitasjonskretsen for å gi et magnetfelt. Dette gjør design og elektrisk tilkobling mye enklere og eliminerer rotor excitationlosses som kan utgjøre 20-30 % av de totale generatortapene. Følgelig er effekttettheten høy, og generatoren forblir liten og effektiv. Dette erattraktivt fordi gitt at risikoen for demagnetisering håndteres riktig, det lover lav levetidskostnad og små problemer eller vedlikehold.

Strømkurven

selv om det kan virke enkelt, er detforbindelse mellom en vindturbin og en generatorator er ikke bare en mekanisk enmed en aksel og en girkasse. For å oppnå tilfredsstillende ytelse må vindturbinens og generatorens kraftkurver matches.

Generelt sett er detforskjellige typer strøm, men de har den fysiske enheten watt. Det ermekanisk kraft, først inneholdt i vind, deretter i roterende kniver og så er det elektrisk kraft.

på den ene siden beregnes rotasjonellmekanisk kraft i en vindturbins roterende kniver somrotorens rotasjonshastighet ganger rotasjonsmomentet. Hastigheten isessentially hvor ofte akselen svinger innenfor en fast tidsperiode mens themomentum tilsvarer hvor mye ‘motstand’ eller treghetsmomentet akselen kan vende mot. For å visualisere momentum, tenk deg at du slår en blyant i dinhånd. Hvis du holder det løst, vil det være veldig enkelt å gjøre det. Hvis du tar entighter grep, må du bruke mer innsats for å holde blyanten snu påsamme hastighet som før. Det som skjer er at du må bruke en høyeremomentum til det fordi ditt stramme grep stopper rotasjonsbevegelsen virkerligner på et høyt treghetsmoment.

så, vindturbinrotorens strømutgang avhenger av rotasjonshastigheten og på nåværende momentum når som helst gitttid. Selvfølgelig er effekten ikke alltid nøyaktig den samme, skjønt. Det endrer seg betydelig ettersom vindhastigheten øker eller avtar. Disse sjanseneutgjør en såkalt kraftkurve.

på den annen side, elektrisk effekterberegnes som en enhetens spenning ganger sin strøm. Enkelt sagt, hva skjeri en generator er at den trekker ut en del av kraften som finnes i rotasjonfor å forvandle den til elektrisk kraft. Hvor mye strøm kan utvinnesåpenbart avhenger av mengden strøm som er tilstede. Problemet er at en generator i seg selv ikke vet hvor mye rotasjonskraft er der.Hva det kan gjøre, er imidlertid å få inngang fra en vindsensor for å kjenne den nåværende vindhastigheten. Takket være turbinens kraftkurve kan den nåværende rotasjonelle kraften direkte avledes fra vindhastigheten. Så nå kan vi bestemme hvor mye strøm generatoren skal trekke ut til enhver vindhastighet og programmere den til å gjøre det. Ved å gjøre det, gir vi den sin egen kraftkurve.

Energi og effekt-hva er forskjellen –

en vanlig misforståelse når folk snakker om vindturbiner er at de forveksler kraft med energiproduksjon. Forskjellen er følgende: Effektutgang forteller oss hvor mye energi som produseressammenlignet med en bestemt tidsperiode. Energiproduksjon forteller oss hvor mye energi erfaktisk produsert. Enheten som brukes til å indikere energiutgang er vanligviskwh-kilo watt timer. En energiproduksjon på en kilo watt time kan bety at innen en time har en elektrisk enhet procuced nøyaktig tusen watt elektrisitet eller at innen en halv vår, har den produsert to tusen watt elektrisitet.

Så hvis du vil fortelle noen hvordanmye energi din vindturbin har produsert i fjor, kan du si “min turbinehas produsert 400 kWh – er det ikke kult?”. I denne sammenheng snakker om maktville gi liten mening. Vanligvis vil sammenligning av effektutgang være nyttig foreksempel når man sammenligner to forskjellige typer turbiner som opererer undersamme miljøforhold. Enten det er fornuftig å snakke om kraft ellerenergiutgang avhenger sterkt av situasjonen. Likevel, kjenn dine enheter-brukvatt når du snakker om strøm og kilo watt timer når du snakker om energi.