Tech-addict

Arbeid av vindturbinkomponenter.

Funksjoner av vindturbin deler for å generere elektrisitet.

her i denne artikkelen har jeg gitt en oversikt over de store vindturbindelene og hvordan vindturbiner fungerer med disse delene.

Vindkraft Er en av de raskest voksende energikildene i verden. Når det gjelder alternativ ren kraft fra fornybare ressurser, forventes vindkraft å okkupere den nest største andelen av markedet i fremtiden etter solenergi. Før vi går inn i arbeidet med de store vindturbinkomponentene for å generere elektrisitet, la oss først ta en titt på det grunnleggende prinsippet om hvordan vindturbiner jobber for å utnytte energi fra vinden.

Vindkraft er en fri, fornybar ressurs. Uansett hvor mye som brukes i dag, vil det fortsatt være samme tilførsel av vindkraft i fremtiden. I motsetning til konvensjonelle kraftverk avgir vindkraftverk ingen luftforurensende stoffer eller klimagasser. Selv om teknologien krever en høyere innledende investering enn fossile brenseldrevne generatorer, er kostnadene ved vindgenererende systemer mye mer konkurransedyktige med andre genererende teknologier på en” livssyklus ” kostnadsbase fordi det ikke er noe drivstoff å kjøpe og driftskostnadene er minimale.

hvordan fungerer vindturbiner – grunnprinsippet

Vindturbiner, som opererer på et enkelt prinsipp, genererer elektrisitet ved å utnytte vindkraften. Energien i vinden svinger to eller tre propelllignende kniver rundt en rotor (som vist på bildet ovenfor). Rotoren er koblet til turbinens hovedaksel. Når vinden blåser på rotorens vinklede blader, får den rotoren til å spinne og omdanner dermed vindens kinetiske energi til mekanisk energi. Siden rotorakselen er koblet til en generator gjennom en girkasse, når rotoren spinner, gjør generatoren og generatoren omdanner den mekaniske energien ved turbinens aksel til elektrisk energi ved hjelp av et elektromagnetisk felt.

la Oss nå se på rollene som spilles av de store delene av en vindturbin for å få turbinen til å fungere.

funksjonene til store vindturbindeler

arbeidet til de store vindturbinkomponentene er beskrevet nedenfor for å forklare hvordan vindturbiner arbeider for å produsere elektrisitet:

Nacellen

Nacellen er den viktigste blant alle vindturbindelene. Det huser alle vindturbinkomponenter, inkludert generator, girkasse og brems montering.

Nacellen sitter på toppen av tårnet og huser lav-og høyhastighetsaksler, girkassen, bremsen og generatoren. Det huser også en Kontroller som mottar data fra En Vindmåler, som måler vindhastighet, En Vane, som måler vindretning, En Pitch kontrollsystem som styrer vinkelen på bladene, Og Yaw stasjonen, som styrer posisjonen til turbinen i forhold til vinden.

vindvingen på Toppen av Nacellen forteller kontrolleren hvor vinden kommer fra. Vindretning bestemmer utformingen av turbinene – enten motvind eller motvind. Vindturbiner har rotoren foran maskinhuset mot vinden mens vindturbiner har rotoren bak maskinhuset og vender bort fra vinden. Effekten av rotorretningen, dvs. motvind eller motvind, har en dominerende effekt på de ustabile belastningene i vindturbinsystemet. Når vinden endrer retning, Følger Nacellen og Rotoren. Rotoren skal alltid være vendt mot vinden for å fange vinden riktig. Kontrolleren til vindturbinen vil alltid sørge for at rotoren blir omgjort til vinden. Nesten alle vindturbiner er av en motvind design.

Funksjoner Av Rotor og turbinblader

rotoren er blant de viktigste delene av en vindturbin som omdanner kinetisk energi fra vind til rotormekanisk energi.

turbinbladene og navet danner sammen rotoren til en vindturbin. De fleste turbiner har enten to eller tre propeller som kniver. Navet er en av de viktigste vindturbindelene som forbinder bladene til hovedakselen og til slutt til resten av drivverket som overfører rotasjonsmekanisk kraft fra rotornavet til strømgeneratoren. Rotoren er koblet til turbinens hovedaksel. Energien i vinden snur turbinbladene rundt rotoren, som spinner kraftgeneratoren og generatoren omdanner den mekaniske energien ved turbinens aksel til elektrisk energi ved hjelp av et elektromagnetisk felt. Dermed forklarer turbinrotorens rolle praktisk talt hvordan en vindturbin genererer elektrisitet.

Funksjon av turbinbladene

turbinbladene fungerer ved å generere løft og dra på grunn av deres forskjell i former når vinden blåser over dem, som et fly.

de to primære aerodynamiske kreftene som arbeider i vindturbinrotorer er løft, som virker vinkelrett på vindretningen og dra, som virker parallelt med strømningsretningen. Bladene på en vindturbin er formet med en side (bak) mye mer buet enn den andre siden (foran). Denne varierte formen forårsaker en trykkforskjell når luften beveger seg over bladene. Lavtrykksluftlommen på nedvindssiden av bladet trekker bladet mot det, noe som gjør at rotoren svinger, som kalles løft. Vindens kraft mot forsiden av bladet kalles drag. Kraften i heisen er faktisk mye sterkere enn vindens dra kraft. Nettoresultatet er en løftekraft vinkelrett på luftstrømmen over turbinbladene som skaper dreiemoment i vindturbinrotoren og får den til å spinne som en propell.

Hovedakselens Funksjoner

lavhastighetsakselen, som er turbinens hovedaksel, har viktige funksjoner. Den støtter rotoren (navet og bladene) og driver høyhastighetsakselen som er koblet til den gjennom Girkassen, som er en av de viktigste vindturbindelene. Lavhastighetsakselen overfører rotasjonsbevegelsen til rotoren og momentmomentet til høyhastighetsakselen gjennom Girkassen for å drive generatoren.

Rollen Som Girkassen

kraften fra rotasjonen av vindturbinrotoren overføres til generatoren gjennom kraftverket, dvs. gjennom lavhastighetsakselen( hovedakselen), girkassen og høyhastighetsakselen. Rotoren til vindturbinen roterer med en relativt lav hastighet. Med en girkasse blir denne sakte roterende, høye dreiemomenteffekten fra rotoren omgjort til høy hastighet, lavt dreiemoment, som er nødvendig for generatoren som er koblet til høyhastighetsakselen. Girkassen øker rotasjonshastigheten til generatoren fra ca 15 til 20 rotasjoner per minutt (rpm) for en stor, en megawatt turbin til ca 1800 omdreininger per minutt som de fleste generatorer trenger for å generere elektrisitet.

Rollen Som Kontrolleren

for å optimalisere funksjonaliteten til en vindturbin, brukes en kontroller, som er en av de viktigste vindturbinkomponentene. Kontrolleren øker kraftproduksjonen og begrenser belastningene på de strukturelle delene. Kontrollsystemet består av en rekke datamaskiner som kontinuerlig overvåker vindturbinens tilstand og samler driftsstatistikk fra sensorene. Regulatoren optimaliserer kontinuerlig energiproduksjonen basert på kontinuerlig måling av hovedsakelig vindretning og vindhastighet. Det starter opp maskinen ved vindhastigheter på ca 8 til 16 miles per time (mph) og slår av maskinen på ca 55 mph. Turbiner opererer ikke ved vindhastigheter over rundt 55 mph fordi høy vind kan skade turbinene.

brytesystemet

brytesystemet er en av de viktigste delene av en vindturbin. Dette systemet stopper rotoren automatisk når rotasjonshastigheten overskrider utklippspunktet for å forhindre mekanisk eller elektrisk skade. Det primære bremsesystemet for de fleste moderne vindturbiner er det aerodynamiske bremsesystemet som stopper turbinen i løpet av et par rotasjoner. I tillegg tilbyr det aerodynamiske bremsesystemet en svært mild måte å bryte turbinen uten store belastninger, slitasje og slitasje på tårnet og maskinen.

Generatorens Funksjon

vindturbingeneratoren konverterer rotasjonsmekanisk kraft generert av rotorbladene til elektrisk energi. Vinden skyver direkte mot bladene i turbinen, som omdanner den lineære bevegelsen av vinden til rotasjonsbevegelsen som er nødvendig for å spinne generatorrotoren for å produsere elektrisitet ved hjelp av et elektromagnetisk felt.

alle vindturbiner har visse egenskaper knyttet til vindhastighet. Generatoren (eller dynamoen) vil ikke produsere utgangseffekt før rotasjonshastigheten er over sin cut-in vindhastighet hvor kraften av vinden på rotorbladene er nok til å overvinne friksjon og rotorbladene akselerere nok for generatoren å begynne å generere elektrisitet. Over denne innkoblingshastigheten vil effekten fra generatoren stige som en kube av vindhastighet (dvs. hvis vindhastigheten dobles, øker effekten åtte ganger) til den når sin maksimale nominelle effekt. Hvis vindhastigheten fortsetter å øke, vil vindturbingeneratoren stoppe automatisk ved utklippspunktet for å forhindre mekanisk eller elektrisk skade.

Funksjon Av Banen system

Banen system i en vindturbin er en lukket sløyfe drivsystem som styrer vinkelen på turbinbladene ved å rotere dem slik at bladene bruker riktig mengde av tilgjengelig vindkraft for å få mest mulig effekt, samtidig som turbinen ikke overstiger sin maksimale rotasjonshastighet. Dette opprettholder turbinens sikkerhet ved kraftig vind, tap av elektrisk belastning eller andre skadelige hendelser.

Rollen vindturbintårnet

Vindturbiner er montert på et tårn for å fange energi fra vinden. Hoveddelen av turbinen sitter på toppen av tårnet og bak bladene. Tårnet på en vindturbin støtter Nacellen og Rotoren (navet med tre festede kniver). De høyere tårnene gjør det mulig for vindturbiner å fange mer energi og generere mer strøm fordi vindhastigheten øker lenger vekk fra bakken og vinden blåser mer jevnt i en høyere atmosfære.

Du kan også gjerne lese dette innlegget: Vindenergi fordeler og ulemper

Ofte stilte spørsmål

nå som funksjonene til de store vindturbindelene har blitt forklart for å vise hvordan vindturbiner fungerer, la meg også ta opp noen av de relaterte spørsmålene som ofte blir spurt av folket.

hvordan fungerer vindturbiner når det ikke blåser?

hvis atmosfæren ikke blåser eller hvis det er for lite vind og bladene beveger seg sakte, kan det hende at vindturbinen ikke produserer strøm. Det er en ‘cut-in hastighet’ der turbinen begynner å produsere elektrisitet. Effekten fortsetter å vokse ettersom vindhastigheten øker.

hvorfor har vindturbiner 3 blader?

Færre blader i en turbin reduserer luftmotstanden. Men turbiner med to kniver vil vibrere når de vender seg mot vinden. Drivmomentet forblir konstant i en turbin med tre blader. Dette skyldes at når ett blad er oppe, peker de andre to i en vinkel og turbinen kan rotere inn i vinden jevnt.

hvor mye energi kommer fra vind i Usa?

Vindkraftforsyninger om 6% AV total amerikansk elektrisitetsproduksjon med en installert kapasitet på over 80 GW, som er nok til å drive 24 millioner boliger.

du kan også gjerne lese det relaterte innlegget: Hvordan fungerer vindenergi

Konklusjon

det er håpet at etter å ha gått gjennom funksjonene til de store vindturbindelene som er forklart ovenfor, bør det ikke være noen problemer med å forstå hvordan vindturbiner arbeider for å utnytte energi fra vinden for å generere elektrisitet.

arbeidet til de viktigste vindturbinkomponentene kan oppsummeres som følger:

1. Når vinden blåser på de vinklede bladene til turbinen som er festet til en rotor, får den rotoren til å spinne og derved omdanne vindens kinetiske energi til mekanisk energi;

2. Rotoren er koblet til turbinens hovedaksel. Rotorakselen er koblet til en generator gjennom en girkasse. Girkassen konverterer lavhastighetsrotasjonen til drivakselen til høyhastighetsrotasjon raskt nok til å drive generatoren og konvertere den mekaniske energien ved turbinens aksel til elektrisk energi ved å bruke et elektromagnetisk felt;

3. Den elektriske strømmen som produseres av generatoren, strømmer gjennom en kabel som går ned gjennom innsiden av turbintårnet;

4. En step-up transformator konverterer elektrisitet til høyere spenning slik at den kan overføres til strømnettet;