Kaip veikia galingos pramoninės vėjo turbinos
Natūrali atmosferos reakcija į netolygų skirtingų jos sluoksnių kaitimą yra vėjas. Dėl atmosferos slėgio kritimo vėjas pučia iš aukšto slėgio zonų į žemo slėgio sritis, ir kuo didesnis slėgio skirtumas, tuo stipresnis vėjas – tuo didesnis jo greitis. Teoriškai skaičiuojama, kad dėl natūralaus oro judėjimo atmosferoje iki 2% saulės spinduliuotės paverčiama mechanine vėjo energija.
Yra žinoma, kad tam tikros srities topografija gali sustiprinti vėją arba apriboti oro srautą. Taigi kalnų grandinėse, perėjose, prie upių kanjonų sąlygos įrengti vėjo jėgaines tikrai idealios. Ir jei prisiminsime, kad galia, kurią galima gauti iš vėjo, yra proporcinga oro masei, einančio per turbiną, ir jos greičio kubui, tada nesunku suprasti greitai atsiveriančias perspektyvas šia kryptimi.
Vėjas neabejotinai yra vienas perspektyviausių atsinaujinančių natūralios energijos šaltinių.Ne veltui daugelyje šalių kasmet statoma vis daugiau vėjo jėgainių, ypač jūrų, vandenynų ir lygumų pakrantėse.
Žvarbus vėjas neprisideda prie stabilaus elektros tinklų tiekimo, todėl svarbiu uždaviniu tampa energijos kaupimas tolesniam jos panaudojimui. Bet ši užduotis sprendžiama – statomos pramoninės ir privačios baterijų saugojimo sistemos, imamasi priemonių užtikrinti nepertraukiamą elektros tiekimą.
O dabar drąsiai galime teigti, kad į mažo miesto elektros tiekimo sistemą integruotas galingas 6-8 MW galios pramoninis vėjo generatorius (pvz., Enercon E-126) galės patenkinti jo gyventojų poreikius. ir elektrifikuotos infrastruktūros poreikius.
Tačiau pereikime prie reikalo ir pažiūrėkime į pramoninio vėjo generatoriaus įrenginį. Juk kiekvienas vėjo generatorius yra kruopštaus inžinerinio mąstymo produktas, tikslių skaičiavimų ir ilgo projektavimo rezultatas, siekiant gauti efektyvų ir patikimą vėjo energijos keitiklį į elektros energiją, todėl kiekviena didžiulės konstrukcijos detalė jokiu būdu nėra atsitiktinė. . Pavyzdžiui, mes remsimės Enercon E-126 vėjo generatoriaus dizainu ir pažvelgsime į pagrindines jo dalis.
Bokštas
Dešimčių metrų aukščio bokštas (7) yra pramoninio vėjo generatoriaus atrama. Jis pagamintas vien iš gelžbetonio nuosekliai liejant klojinius arba surenkamas iš trumpų gelžbetoninių žiedų, kurie nuosekliai montuojami vienas ant kito ir sujungiami per juos traukiant karkasinius kabelius.Gelžbetonis pakankamai tvirtas, kad išlaikytų aukštai sunkią turbiną ir gondolą, taip pat atlaikytų vėjo jėgainės veikimo atsirandančią apkrovą, neleidžiančią konstrukcijai apvirsti.
Bokšto pagrindas remiasi į gelžbetoninį pagrindą (8), kurio svoris proporcingas paties bokšto svoriui. Pavyzdžiui, „Enercon E-126“ vėjo turbinos bendra masė siekia apie 6000 tonų. Atrama nėra cilindro formos, jos forma artimesnė nupjautam kūgiui nei cilindrui. Išskleistas prie pagrindo, bokštas saugiai laiko visą konstrukciją tinkamoje padėtyje.
Ašmenys ir rotorius
Pramoninės vėjo turbinos mentės (6) ir rotorius (5) pagaminti iš specialaus kompozitinio pluošto plieno pagrindu, mentės surenkamos iš atskirų segmentų arba gaminamos kaip monolitas, priklausomai nuo jų apimties. Paprastai peiliams pritvirtinti prie rotoriaus naudojami varžtai ir stebulė. Pačios mentės tvirtinamos prie stebulės, o stebulė – tiesiai prie generatoriaus rotoriaus.
Turbinos sukimasis aplink bokštą
Norėdami pasukti turbiną aplink bokštą, a asinchroninis variklis (3) sujungta krumpliaračiu su galvelės apačioje esančiu žiedu. Priklausomai nuo vėjo generatoriaus dydžio ir jo galios, tokių variklių gali būti nuo vieno iki trijų.
Energijos generatorius
Jei anksčiau kaip vėjo turbinų generatoriai buvo naudojami į standartinius sinchroninius generatorius panašios konstrukcijos agregatai, tai 2000-ųjų pradžioje atsirado tokia naujovė kaip žiedinis generatorius (1). Čia turbinos rotorius, prijungtas prie stebulės, yra ir generatoriaus rotorius.
Nepriklausomos sužadinimo apvijos yra ant žiedinio rotoriaus, sudarančios magnetinius polius, ir atitinkamai ant statoriaus apvijos statoriaus. Statoriaus apvija yra padalinta į dalis (Enercon E -126 atveju - į keturias dalis), kurių kiekviena yra prijungta prie atskiro lygintuvo. Generatoriaus valdiklis yra projektoriaus mašinų skyriuje (2).
Inverteris
Po ištaisymo 400 voltų nuolatinė įtampa tiekiama į bokšto papėdėje įrengtą keitiklį (4), kuriame energija paverčiama kintamąja srove ir po transformacijos tiekiama į elektros liniją.
Pagrindinius modernios pramoninės vėjo turbinos komponentus apžvelgėme naudodami Enercon E-126 modelį, pirmą kartą sumontuotą netoli Vokietijos miesto Emdeno 2007 m. Generatoriaus galia šiuo metu yra 7,58 MW, to pakanka 4500 vilų. elektra ištisus metus.
Iki šiol „Enercon“ yra pastačiusi daugiau nei 13 000 tokių vėjo turbinų visame pasaulyje, kurių bendra instaliuota galia jau 2010 m. viršijo 2 846 MW.