Tech-addict

funcționarea componentelor turbinei eoliene.

funcțiile pieselor turbinelor eoliene pentru a genera energie electrică.

aici, în acest articol am dat o imagine de ansamblu a principalelor părți ale turbinelor eoliene și cum funcționează turbinele eoliene folosind aceste părți.

energia eoliană este una dintre sursele de energie cu cea mai rapidă creștere din lume. Când vine vorba de energie alternativă curată din resurse regenerabile, se așteaptă ca energia eoliană să ocupe a doua cea mai mare cotă de piață în viitor, după cea solară. Înainte de a intra în funcționarea componentelor majore ale turbinelor eoliene pentru a genera electricitate, să aruncăm mai întâi o privire la principiul de bază al modului în care funcționează turbinele eoliene pentru a valorifica energia din vânt.

energia eoliană este o resursă gratuită, regenerabilă. Indiferent cât de mult este folosit astăzi, va exista în continuare aceeași sursă de energie eoliană în viitor. Spre deosebire de centralele electrice convenționale, centralele eoliene nu emit poluanți atmosferici sau gaze cu efect de seră. Chiar dacă tehnologia necesită o investiție inițială mai mare decât generatoarele bazate pe combustibili fosili, costurile sistemelor generatoare eoliene sunt mult mai competitive cu alte tehnologii generatoare pe baza costurilor “ciclului de viață”, deoarece nu există combustibil pentru cumpărare și cheltuielile de exploatare sunt minime.

cum funcționează turbinele eoliene – principiul de bază

turbinele eoliene, care funcționează pe un principiu simplu, generează electricitate prin valorificarea puterii vântului. Energia din vânt transformă două sau trei lame asemănătoare elicei în jurul unui rotor (așa cum se arată în imaginea de mai sus). Rotorul este conectat la arborele principal al turbinei. Când vântul suflă pe lamele unghiulare ale rotorului, determină rotirea rotorului transformând astfel energia cinetică a vântului în energie mecanică. Deoarece arborele rotorului este conectat la un generator printr-o cutie de viteze, atunci când rotorul se învârte, la fel și generatorul și generatorul transformă energia mecanică de la arborele turbinei în energie electrică utilizând un câmp electromagnetic.

acum să analizăm rolurile jucate de părțile majore ale unei turbine eoliene pentru a face turbina să funcționeze.

funcțiile componentelor majore ale turbinelor eoliene

funcționarea componentelor majore ale turbinelor eoliene sunt detaliate mai jos pentru a explica modul în care turbinele eoliene funcționează pentru a produce electricitate:

Nacela

Nacela este cea mai importantă dintre toate părțile turbinelor eoliene. Găzduiește toate componentele turbinei eoliene, inclusiv Generatorul, cutia de viteze și ansamblul frânei.

Nacela se află deasupra turnului și găzduiește arborii de viteză mică și mare, cutia de viteze, frâna și generatorul. De asemenea, găzduiește un controler care primește date de la un anemometru, care măsoară viteza vântului, o paletă, care măsoară direcția vântului, un sistem de control al pasului care controlează unghiul lamelor și acționarea girației, care controlează poziția turbinei în raport cu vântul.

paleta de vânt din partea de sus a nacelei indică controlerului de unde vine vântul. Direcția vântului determină proiectarea turbinelor-fie în direcția vântului, fie în direcția vântului. Turbinele de vânt au rotorul în fața nacelei orientat spre vânt, în timp ce turbinele de vânt au rotorul în spatele nacelei și orientat departe de vânt. Efectul orientării rotorului, adică în direcția vântului sau în direcția vântului, are un impact dominant asupra sarcinilor instabile ale sistemului turbinei eoliene. Când vântul își schimbă direcția, Nacela și rotorul urmează. Rotorul trebuie să fie întotdeauna orientat spre vânt pentru a prinde vântul în mod corespunzător. Controlerul turbinei eoliene se va asigura întotdeauna că rotorul este transformat în vânt. Aproape toate turbinele eoliene au un design în direcția vântului.

funcții ale paletelor rotorului și turbinei

rotorul este printre cele mai importante părți ale unei turbine eoliene care transformă energia cinetică a vântului în energie rotativă-mecanică.

paletele turbinei și butucul formează împreună rotorul unei turbine eoliene. Cele mai multe turbine au două sau trei elice ca lame. Butucul este una dintre principalele părți ale turbinei eoliene care conectează lamele la arborele principal și, în cele din urmă, la restul trenului de antrenare care transferă puterea mecanică rotativă de la butucul rotorului la generatorul de energie electrică. Rotorul este conectat la arborele principal al turbinei. Energia din vânt transformă paletele turbinei în jurul rotorului, care învârte generatorul de energie și generatorul transformă energia mecanică de la arborele turbinei în energie electrică folosind un câmp electromagnetic. Astfel, rolul rotorului turbinei explică practic, cum generează o turbină eoliană electricitate.

funcția paletelor turbinei

paletele turbinei funcționează generând ridicare și tragere datorită diferenței lor de forme atunci când vântul suflă peste ele, ca un avion.

cele două forțe aerodinamice primare care funcționează în rotoarele turbinelor eoliene sunt ridicarea, care acționează perpendicular pe direcția fluxului vântului și tragerea, care acționează paralel cu direcția fluxului. Lamele unei turbine eoliene sunt modelate cu o parte (spate) mult mai curbată decât cealaltă parte (față). Această formă variată determină o diferență de presiune atunci când aerul se deplasează peste lame. Buzunarul de aer de joasă presiune de pe partea de vânt a lamei trage lama spre ea, determinând rotirea rotorului, care se numește ridicare. Forța vântului împotriva părții frontale a lamei se numește tragere. Forța ascensorului este de fapt mult mai puternică decât forța de tragere a vântului. Rezultatul net este o forță de ridicare perpendiculară pe direcția de curgere a aerului peste paletele turbinelor, care creează cuplu în rotorul turbinei eoliene și îl determină să se rotească ca o elice.

funcțiile arborelui principal

arborele cu viteză redusă, care este arborele principal al turbinei, are funcții importante. Susține rotorul (butucul și lamele) și conduce arborele de mare viteză conectat cu acesta prin Cutia de viteze, care este una dintre principalele părți ale turbinei eoliene. Arborele cu viteză redusă transmite mișcarea rotativă a rotorului și impulsul cuplului către arborele de mare viteză prin Cutia de viteze pentru a conduce generatorul.

rolul jucat de cutia de viteze

puterea de rotație a rotorului turbinei eoliene este transferată generatorului prin intermediul grupului motopropulsor, adică prin arborele cu viteză mică (arborele principal), cutia de viteze și arborele de mare viteză. Rotorul turbinei eoliene se rotește la o viteză relativ lentă. Cu o cutie de viteze această rotație lentă, puterea de cuplu mare de la rotor este transformată în viteză mare, putere de cuplu redusă, care este necesară pentru generatorul conectat la arborele de mare viteză. Cutia de viteze crește viteza de rotație a generatorului de la aproximativ 15 la 20 de rotații pe minut (rpm) pentru o turbină mare, de un megawatt, la aproximativ 1.800 de rotații pe minut, de care majoritatea generatoarelor au nevoie pentru a genera electricitate.

rolul jucat de controlerul

pentru a optimiza funcționalitatea unei turbine eoliene, se utilizează un controler, care este una dintre cele mai importante componente ale turbinei eoliene. Controlerul mărește producția de energie și limitează sarcinile pe piesele structurale. Sistemul de control constă dintr-un număr de computere care monitorizează constant starea turbinei eoliene și colectează statistici de funcționare de la senzori. Controlerul optimizează continuu producția de energie pe baza măsurării continue a direcției și vitezei vântului. Pornește mașina la viteze ale vântului de aproximativ 8 până la 16 mile pe oră (mph) și oprește mașina la aproximativ 55 mph. Turbinele nu funcționează la viteze ale vântului de peste 55 mph, deoarece vânturile puternice pot deteriora turbinele.

sistemul de rupere

sistemul de rupere este una dintre părțile importante ale unei turbine eoliene. Acest sistem oprește automat rotorul atunci când viteza sa de rotație depășește punctul său de decupare pentru a preveni orice deteriorare mecanică sau electrică. Sistemul primar de frânare pentru majoritatea turbinelor eoliene moderne este sistemul de frânare aerodinamic care oprește turbina în câteva rotații. În plus, sistemul de frânare aerodinamic oferă un mod foarte blând de rupere a turbinei fără stres major, rupere și uzură a turnului și a mașinilor.

funcția generatorului

generatorul de turbine eoliene transformă puterea mecanică de rotație generată de palele rotorului în energie electrică. Vântul împinge direct împotriva paletelor turbinei, ceea ce transformă mișcarea liniară a vântului în mișcarea rotativă necesară pentru a roti rotorul generatorului pentru a produce electricitate folosind un câmp electromagnetic.

toate turbinele eoliene au anumite caracteristici legate de viteza vântului. Generatorul (sau alternatorul) nu va produce putere de ieșire până când viteza sa de rotație nu este mai mare decât viteza vântului de intrare, unde forța vântului pe palele rotorului este suficientă pentru a depăși frecarea și palele rotorului accelerează suficient pentru ca generatorul să înceapă să genereze electricitate. Peste această viteză de întrerupere, puterea de la generator ar crește ca un cub al vitezei vântului (adică dacă Viteza vântului se dublează, puterea crește de opt ori) până când atinge puterea nominală maximă. Dacă Viteza vântului continuă să crească, generatorul turbinei eoliene s-ar opri automat la punctul său de decupare pentru a preveni orice deteriorare mecanică sau electrică.

funcția sistemului de Pitch

sistemul de Pitch într-o turbină eoliană este un sistem de acționare în buclă închisă care controlează unghiul paletelor turbinei prin rotirea acestora, astfel încât paletele să utilizeze cantitatea potrivită de energie eoliană disponibilă pentru a obține cea mai mare putere de ieșire, asigurând în același timp că turbina nu depășește viteza maximă de rotație. Acest lucru menține siguranța turbinei în caz de vânt puternic, pierderea sarcinii electrice sau alte evenimente dăunătoare.

rolul jucat de Turnul turbinelor eoliene

turbinele eoliene sunt montate pe un turn pentru a capta energia din vânt. Corpul principal al turbinei se află deasupra turnului și în spatele lamelor. Turnul unei turbine eoliene susține Nacela și rotorul (butucul cu trei lame atașate). Turnurile mai înalte permit turbinelor eoliene să capteze mai multă energie și să genereze mai multă energie electrică, deoarece viteza vântului crește mai departe de sol și vântul suflă mai constant într-o atmosferă mai înaltă.

ați putea dori, de asemenea, să citiți acest post: avantajele și dezavantajele energiei eoliene

Întrebări frecvente

acum, că funcțiile principalelor părți ale turbinelor eoliene au fost explicate pentru a arăta cum funcționează turbinele eoliene, permiteți-mi să abordez și câteva dintre întrebările conexe adresate adesea de oameni.

cum funcționează turbinele eoliene când nu bate vântul?

dacă atmosfera nu este vântoasă sau dacă este prea puțin vânt și lamele se mișcă încet, este posibil ca turbina eoliană să nu producă electricitate. Există o’ cut-in speed ‘ la care turbina începe să producă energie electrică. Puterea continuă să crească pe măsură ce Viteza vântului crește.

de ce turbinele eoliene au 3 lame?

mai puține lame într-o turbină reduc rezistența. Dar turbinele cu două lame vor vibra atunci când se vor întoarce în fața vântului. Momentul unghiular rămâne constant într-o turbină cu trei lame. Acest lucru se datorează faptului că atunci când o lamă este ridicată, celelalte două indică un unghi și turbina se poate roti ușor în vânt.

câtă energie provine din vânt în Statele Unite?

energia eoliană furnizează aproximativ 6% din totalul producției de energie electrică din SUA cu o capacitate instalată de peste 80 GW, ceea ce este suficient pentru alimentarea a 24 de milioane de locuințe.

ați putea dori, de asemenea, să citiți postarea aferentă: Cum funcționează energia eoliană

concluzie

se speră că, după parcurgerea funcțiilor principalelor părți ale turbinei eoliene explicate mai sus, nu ar trebui să existe nicio dificultate în înțelegerea modului în care funcționează turbinele eoliene pentru a valorifica energia din vânt pentru a genera electricitate.

funcționarea principalelor componente ale turbinei eoliene poate fi rezumată după cum urmează:

1. Când vântul suflă pe lamele înclinate ale turbinei care sunt atașate la un rotor, determină rotirea rotorului transformând astfel energia cinetică a vântului în energie mecanică;

2. Rotorul este conectat la arborele principal al turbinei. Arborele rotorului este conectat la un generator printr-o cutie de viteze. Cutia de viteze convertește rotația cu viteză redusă a arborelui de antrenare în rotație de mare viteză suficient de rapid pentru a conduce generatorul și a converti energia mecanică de la arborele turbinei în energie electrică utilizând un câmp electromagnetic;

3. Curentul electric produs de generator curge printr-un cablu care trece prin interiorul turnului turbinei;

4. Un transformator step-up convertește energia electrică la o tensiune mai mare, astfel încât să poată fi transmisă la rețeaua electrică;