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funcionamento dos componentes da turbina eólica.

funções de peças de turbinas eólicas para gerar eletricidade.

aqui neste artigo, dei uma visão geral das principais peças de turbinas eólicas e como as turbinas eólicas funcionam usando essas peças.

a energia eólica é uma das fontes de energia que mais crescem no mundo. Quando se trata de energia limpa alternativa a partir de recursos renováveis, espera-se que a energia eólica ocupe a segunda maior parte do mercado no futuro, depois da energia solar. Antes de entrar no trabalho dos principais componentes da turbina eólica para gerar eletricidade, vamos primeiro dar uma olhada no princípio básico de como as turbinas eólicas funcionam para aproveitar a energia do vento.

a energia eólica é um recurso livre e renovável. Não importa o quanto seja usado hoje, ainda haverá o mesmo suprimento de energia eólica no futuro. Ao contrário das usinas convencionais, as usinas eólicas não emitem poluentes atmosféricos ou gases de efeito estufa. Mesmo que a tecnologia exija um investimento inicial maior do que os geradores movidos a combustíveis fósseis, os custos dos sistemas geradores eólicos são muito mais competitivos com outras tecnologias geradoras em uma base de custo de “ciclo de vida” porque não há combustível para comprar e as despesas operacionais são mínimas.

como funcionam as turbinas eólicas-o princípio básico

as turbinas eólicas, que operam com um princípio simples, geram eletricidade aproveitando a energia do vento. A energia no vento gira duas ou três pás semelhantes a hélices em torno de um rotor (como mostrado na imagem acima). O rotor é conectado ao eixo principal da turbina. Quando o vento sopra nas pás angulares do rotor, faz com que o rotor gire, convertendo assim a energia cinética do vento em energia mecânica. Uma vez que o eixo do rotor é conectado a um gerador através de uma caixa de engrenagens, quando o rotor gira, o mesmo acontece com o gerador e o gerador convertem a energia mecânica no eixo da turbina em energia elétrica usando um campo eletromagnético.

agora vamos examinar os papéis desempenhados pelas principais partes de uma turbina eólica para fazer a turbina funcionar.

as funções das principais peças da turbina eólica

o trabalho dos principais componentes da turbina eólica são detalhados abaixo para explicar como as turbinas eólicas funcionam para produzir eletricidade:

a nacela

a nacela é a mais importante entre todas as partes da turbina eólica. Abriga todos os Componentes da turbina eólica que incluem o gerador, a caixa de engrenagens e o conjunto do freio.

a nacela fica no topo da torre e abriga os eixos de baixa e alta velocidade, a caixa de câmbio, o freio e o gerador. Ele também abriga um Controlador que recebe dados de um Anemômetro, que mede a velocidade do vento, uma Palheta, que mede a direção do vento, um controle de passo sistema que controla o ângulo das lâminas, e a Rotação da unidade, que controla a posição da turbina em relação ao vento.

o cata-vento no topo da nacela informa ao controlador de onde o vento está vindo. A direção do vento determina o design das turbinas – seja a favor do vento ou a favor do vento. As turbinas contra o vento têm o rotor na frente da nacela voltada para o vento, enquanto as turbinas contra o vento têm o rotor atrás da nacela e voltado para longe do vento. O efeito da orientação do rotor, ou seja, a favor do vento ou a favor do vento, tem um impacto dominante nas cargas instáveis do sistema de turbina eólica. Quando o vento muda de direção, a nacela e o Rotor seguem. O rotor deve estar sempre voltado para o vento, a fim de capturar o vento corretamente. O controlador da turbina eólica sempre garantirá que o rotor seja transformado no vento. Quase todas as turbinas eólicas são de um projeto contra o vento.

funções de pás de Rotor e turbina

o rotor está entre as partes mais importantes de uma turbina eólica que converte energia cinética do vento em energia mecânica rotativa.

as pás da turbina e o cubo juntos formam o rotor de uma turbina eólica. A maioria das turbinas tem duas ou três hélices como pás. O cubo é uma das principais partes da turbina eólica que conecta as pás ao eixo principal e, finalmente, ao resto do trem de força que transfere a energia mecânica rotacional do cubo do rotor para o gerador de energia elétrica. O rotor é conectado ao eixo principal da turbina. A energia no vento gira as pás da turbina ao redor do rotor, que gira o gerador de energia e o gerador converte a energia mecânica no eixo da turbina em energia elétrica usando um campo eletromagnético. Assim, o papel do rotor da turbina praticamente explica, como uma turbina eólica gera eletricidade.

função das pás da turbina

as pás da turbina funcionam gerando elevação e arrasto devido à diferença de formas quando o vento sopra sobre elas, como um avião.

as duas forças aerodinâmicas primárias que funcionam em rotores de turbinas eólicas são lift, que atua perpendicularmente à direção do fluxo e arrasto do vento, que atua paralelamente à direção do fluxo. As lâminas de uma turbina eólica são moldadas com um lado (traseiro) muito mais curvo do que o outro lado (dianteiro). Essa forma variada causa um diferencial de pressão quando o ar se move pelas lâminas. A bolsa de ar de baixa pressão no lado a favor do vento da lâmina puxa a lâmina em sua direção, fazendo com que o rotor gire, o que é chamado de elevador. A força do Vento contra a parte da frente da lâmina é chamada de arrasto. A força do elevador é realmente muito mais forte do que a força de arrasto do vento. O resultado líquido é uma força de levantamento perpendicular ao sentido do fluxo do ar sobre as pás das turbinas que cria o torque no rotor da turbina eólica e faz com que gire como uma hélice.

funções do eixo principal

o eixo de baixa velocidade, que é o eixo principal da turbina, tem funções importantes. Ele suporta o rotor (cubo e as pás) e aciona o eixo de alta velocidade conectado a ele através da caixa de engrenagens, que é uma das principais peças da turbina eólica. O eixo de baixa velocidade transmite o movimento giratório do rotor e o momento do torque ao eixo de alta velocidade através da caixa de engrenagens para conduzir o gerador.

Papel desempenhado pela Caixa de Engrenagens

O poder da rotação do rotor da turbina eólica é transferida para o gerador, por meio do poder de trem, por exemplo, pela baixa velocidade do eixo (eixo principal), a engrenagem e o eixo de alta rotação. O rotor da turbina eólica gira a uma velocidade relativamente lenta. Com uma caixa de velocidades Esta rotação lenta, alta potência de torque do rotor é convertida em alta velocidade, baixa potência de torque, que é necessária para o gerador conectado ao eixo de alta velocidade. A caixa de engrenagens aumenta a velocidade de rotação do gerador de cerca de 15 a 20 rotações por minuto (rpm) para uma turbina grande de um megawatt a cerca de 1.800 rotações por minuto que a maioria dos geradores precisa para gerar eletricidade.

papel desempenhado pelo controlador

para otimizar a funcionalidade de uma turbina eólica, é utilizado um controlador, que é um dos componentes mais importantes da turbina eólica. O controlador aumenta a produção de energia e limita as cargas nas peças estruturais. O sistema de controle consiste em vários computadores que monitoram constantemente a condição da turbina eólica e coletam estatísticas de operação dos sensores. O controlador otimiza continuamente a produção de energia com base na medição contínua da direção do vento e da velocidade do vento. Ele inicia a máquina a velocidades do vento de cerca de 8 a 16 milhas por hora (mph) e desliga a máquina a cerca de 55 mph. As turbinas não operam a velocidades do vento acima de cerca de 55 mph porque os ventos fortes podem danificar as turbinas.

o sistema de quebra

o sistema de quebra é uma das partes importantes de uma turbina eólica. Este sistema pára o rotor automaticamente quando sua velocidade de rotação excede seu ponto de corte para evitar danos mecânicos ou elétricos. O sistema de travagem primário para a maioria das turbinas eólicas modernas é o sistema de travagem aerodinâmico que pára a turbina em questão de um par de rotações. Além disso, o sistema de frenagem aerodinâmica oferece uma maneira muito suave de quebrar a turbina sem qualquer grande estresse, rasgo e desgaste na torre e no maquinário.

função do gerador

o gerador de turbina eólica converte a potência mecânica rotacional gerada pelas pás do rotor em energia elétrica. O vento empurra diretamente contra as pás da turbina, que converte o movimento linear do vento no movimento rotativo necessário para girar o rotor do gerador para produzir eletricidade usando um campo eletromagnético.

todas as turbinas eólicas têm certas características relacionadas à velocidade do vento. O gerador (ou alternador) não produzirá potência de saída até que sua velocidade de rotação esteja acima de sua velocidade do vento de corte, onde a força do vento nas pás do rotor é suficiente para superar o atrito e as pás do rotor aceleram o suficiente para que o gerador comece a gerar eletricidade. Acima dessa velocidade de corte, a potência do gerador aumentaria à medida que um cubo de Velocidade do vento (ou seja, se a velocidade do vento dobrar, a potência aumenta oito vezes) até atingir sua potência nominal máxima. Se a velocidade do vento continuar a aumentar, o gerador de turbina eólica pararia automaticamente em seu ponto de corte para evitar danos mecânicos ou elétricos.

Função do sistema de Pitch

O sistema de Pitch em uma turbina de vento é em circuito fechado de unidade do sistema que controla o ângulo das pás da turbina, girando-os de forma que as lâminas usar a quantidade certa de energia eólica para obter o máximo de potência de saída, ao mesmo tempo, garantir que a turbina não exceda o máximo de velocidade de rotação. Isso mantém a segurança da turbina em caso de ventos fortes, perda de carga elétrica ou outros eventos prejudiciais.

papel desempenhado pela Torre de turbina eólica

as turbinas eólicas são montadas em uma torre para capturar energia do vento. O corpo principal da turbina fica no topo da torre e atrás das pás. A torre de uma turbina eólica suporta a nacela e o Rotor (o cubo com três pás anexadas). As torres mais altas permitem que as turbinas eólicas capturem mais energia e gerem mais eletricidade porque a velocidade do vento aumenta mais longe do solo e o vento sopra de forma mais constante em uma atmosfera mais alta.

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perguntas mais frequentes

Agora que as funções de uma grande turbina eólica peças têm sido explicados para mostrar como fazer turbinas eólicas de trabalho, deixe-me abordar também algumas perguntas relacionadas frequentemente solicitado por pessoas.

como as turbinas eólicas funcionam quando não ventam?

se a atmosfera não estiver ventando ou se houver muito pouco vento e as pás se moverem lentamente, a turbina eólica pode não produzir eletricidade. Há uma “velocidade de corte” na qual a turbina começa a produzir eletricidade. A potência continua a crescer à medida que a velocidade do vento aumenta.

por que as turbinas eólicas têm 3 pás?

menos lâminas em uma turbina reduzem o arrasto. Mas turbinas com duas lâminas vibrarão quando se voltarem para enfrentar o vento. O momento angular permanece constante em uma turbina com três lâminas. Isso ocorre porque quando uma lâmina está para cima, os outros dois apontam em um ângulo e a turbina pode girar suavemente para o vento.

quanta energia vem do vento nos Estados Unidos?A energia eólica fornece cerca de 6% da geração total de eletricidade dos EUA com uma capacidade instalada de mais de 80 GW, o que é suficiente para alimentar 24 milhões de casas.

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conclusão

espera-se que, depois de passar pelas funções das principais partes da turbina eólica explicadas acima, não haja nenhuma dificuldade em entender como as turbinas eólicas funcionam para aproveitar a energia do vento para gerar eletricidade.

o trabalho dos principais componentes da turbina eólica pode ser resumido da seguinte forma:

1. Quando o vento sopra nas pás angulares da turbina que estão ligadas a um rotor, faz com que o rotor gire convertendo assim a energia cinética do vento em energia mecânica;

2. O rotor é conectado ao eixo principal da turbina. O eixo do rotor é conectado a um gerador através de uma caixa de engrenagens. A caixa de engrenagens converte a rotação de baixa velocidade do eixo de transmissão em rotação de alta velocidade rápida o suficiente para acionar o gerador e converter a energia mecânica no eixo da turbina em energia elétrica usando um campo eletromagnético;

3. A corrente elétrica produzida pelo gerador flui através de um cabo que desce pelo interior da torre da turbina;

4. Um transformador step-up converte a eletricidade em tensão mais alta para que possa ser transmitida para a rede elétrica;