Принцип действия и устройство ветрогенератора (общие понятия)

Содержание

• 1 Принцип работы
• 2 Система торможения вращения лопастей
• 3 Увеличение мощности установки
• 4 Выбор ветрогенератора

В упрощенном виде принцип работы ветрогенератора можно представить следующим образом.

Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора.

Принцип работы

Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума. Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.

Схема работы ветрогенератора: показан принцип преобразования энергии ветра и действия внутренних механизмов

Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором. Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках. Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать.

Принципиальная схема ветрогенератора

Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки. Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Благодаря использованию такого устройства дома, можно получить существенное снижение расходов на электроэнергию. Принцип действия ветрогенераторов позволяет применять их в таких вариантах:

• для автономной работы;
• параллельно с резервным аккумулятором;
• вместе с солнечными батареями;
• параллельно с дизельным или бензиновым генератором.

Если поток воздуха движется со скоростью 45 км/час, турбина вырабатывает 400 Вт электроэнергии. Этого хватает для освещения дачного участка. Данную мощность можно накапливать, собирая её в аккумуляторе.

Специальное устройство управляет зарядкой аккумуляторной батареи. По мере уменьшения заряда вращение лопастей замедляется. При полной разрядке батареи лопасти снова начинают вращаться. Таким способом зарядка поддерживается на определённом уровне. Чем сильнее воздушный поток, тем больше электроэнергии может произвести турбина.

Система торможения вращения лопастей

Чтобы установка не вышла из строя при сильном напоре воздуха, она снабжена специальной системой торможения. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь данная сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов.

Конструкция ветрогенератора и узлов

При ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество. Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.

Внешне ветрогенератор напоминает флюгер — направлен в ту сторону, откуда дует ветер

Данное устройство весьма полезно не только в каких-то экстремальных условиях, но и в обычной повседневной жизни. Довольно часто системы ветрогенераторов применяются на дачах или в тех населенных пунктах, где регулярно бывают перебои с подачей электроэнергии. Самостоятельно сделанный автономный источник электричества имеет такие преимущества:

• установка экологически чистая;
• отсутствует потребность её заправки топливом;
• не накапливаются какие-либо отходы;
• устройство работает очень тихо;
• имеет большой срок эксплуатации.

Все ветрогенераторы работают по одинаковой схеме. Сначала полученное от давления ветра переменное напряжение преобразуется в постоянный ток. Благодаря этому заряжается аккумулятор. Затем инвертором снова производится переменный ток. Это нужно для того, чтобы светились лампочки; работал холодильник, телевизор и т. д. Благодаря аккумуляторной батарее, можно пользоваться электроприборами в безветренную погоду. Кроме того, во время сильных порывов ветра напряжение в сети остаётся стабильным.

Увеличение мощности установки

Конструкцию некоторых ветрогенераторов имеет ветровой датчик. Он собирает данные о направлении и скорости воздушного потока. Генератор ветряка не может выдать больше номинальной мощности, однако, в любое оборудование заложен запас он может составлять от 10-30% от расчетных. На этот «запас» рассчитывать не стоит, так как программно и конструктивно в ветрогенератор заложена защита от перегрузок.

Увеличить мощность ветроустановки можно с помощью системы резервирования электроэнергии на базе аккумуляторных батарей.

Выходная мощность (кВт) ветрогенератора определяется мощностью инвертора. Исходя из выдаваемых киловатт, можно определиться с максимальным количеством подключаемых электроприборов. Чтобы увеличить выходную мощность установки, необходимо параллельно подключить несколько инверторов.

Для трехфазных схемы электропитания необходимо установить по инвертору на каждую фазу.

Если мощности на фазе недостаточно, увеличивают количество инверторов, если это предусмотрено производителем. При отсутствии ветра продолжительность подачи электроэнергии прекращается. Генерации энергии не происходит, поэтому к ветрогенератору подключают накопители энергии, смотрите схему ниже.

Схема увеличения мощности и емкости ветрогенератора

Накопитель энергии состоит из связки инвертор-батарея. О батареях вы можете прочитать в этой рубрике, а о накопителях в этой. Увеличение ёмкости аккумуляторных батарей увеличивает запас хранимой энергии, но и длительность зарядки. Скорость зарядки аккумулятора зависит от мощности генератора и количества инверторов, которые тоже могут пропустить через себя только ту мощность, которая заложена производителем. Соответственно, скорость зарядки аккумуляторов зависит от пропускной способности инвертора и не зависит от мощности ветрогенератора.

Выбор ветрогенератора

Самые качественные ветряки производят в Германии, Франции и Дании. Эти страны делают ветровые установки для снабжения электричеством жилого частного сектора, фермерских хозяйств, школ, небольших торговых точек. В России из-за низкой стоимости электроэнергии и негласной монополии на продажу электроэнергии ветроустановки, солнечные панели и другие виды альтернативной энергии не сильно распространены.

Мобильный ветрогенератор подойдет для нефтепромышленности или монтажных бригад, которые ведут строительство в полях (прототип)

Но высокая стоимость подключения удаленных объектов от электросетей (есть до сих пор не электрифицированные деревни), хамство чиновников, длительные процедуры хождения и получения ТУ у монопольных компаний вынуждают собственников использовать альтернативную энергию своих объектов.

Прежде все вы должны понимать, что КПД ветровой установки составляет около 60%, есть зависимость от скорости ветра, и потребуется периодически проводить ТО. Если вы все-таки решили сделать выбор в пользу ветрогенератора, следует знать. Выбирать ветрогенератор нужно исходя из конкретных обстоятельств его применения. Существуют новые разработки и модели: с повышенным КПД, вертикальные, горизонтальные, ортогональные, безлопастные.

Подсчитывается активная и резистивная мощность всех потребителей энергии.

Для предприятий или частного дома эти данные могут быть в проекте или счетах за электроэнергию. Если вам необходимо обеспечить электроэнергией дачу выбирается модель ветроустановки на 1-3 кВт, инвертор нужно небольшой мощности и можно обойтись без аккумуляторных батарей. Принцип наличия дачной ветроустановки прост: есть ветер — есть электричество, нет ветра — работаем в огороде или по хозяйству. Простой ветрогенератор можно сделать самому, достаточно собрать необходимые материалы и соединить их вместе.

Для частного дома постоянного проживания, такой принцип не подойдет. При частом отсутствии ветра следует придать особое значение аккумулятору. Здесь нужна большая ёмкость. Однако, чтобы он быстрее заряжался, сам генератор электричества также должен быть большой мощности. То есть отдельные узлы установки тесно взаимосвязаны друг с другом. Более надежная комбинация — симбиоз с дизель-генератором и солнечными панелями. Это 100% гарантия наличия электричества в доме, но и более дорогая.

При наличии скважины вы будете полностью энергонезависимые от внешних сетей.

Сейчас большое распространение получили коммерческие ветровые установки. Получаемая с их помощью электроэнергия продается различным предприятиям, испытывающим недостаток в энергоснабжении. Обычно такие электростанции состоят из нескольких ветрогенераторов различной мощности. Вырабатываемое ими переменное напряжение в 380 вольт подается непосредственно в электросеть предприятия. Кроме того, ветрогенераторы могут использоваться для зарядки большого числа аккумуляторных батарей, с которых потом преобразованная в переменное напряжение энергия также подается в электрическую сеть.

Ветрогенераторы российского производства

В большинстве случаев владельцы предприятий ставят ветроустановки, солнечные панели и дизель-генераторы для нужд собственного производства. Получение разрешение на продажу электричества в России — это, скажем так, отдельная история. После проведения энергоаудита, высвобождаются мощности, например, путем замены ламп освещения на светодиодные. Подсчитывается срок окупаемости, при отсутствии бюджета можно разделить модернизацию на этапы.

Технологии развиваются. Создаются энергонезависимые дома, офисы, станции на земле и воде. Наша команда инженеров поможет вам с выбором, расчетом, проектом и монтажом оборудования. Готовы ответить на ваши вопросы в комментариях или через форму.

принцип работы и его устройство, будущее ветроэнергетики в России

Автор

Кирилл Дегтярев, кандидат географических наук, научный сотрудник в научно-исследовательской лаборатории возобновляемых источников энергии, географический факультет МГУ

Опубликовано

5 августа 2022

Опубликовано

05 августа 2022

Ветер встал на службу человека тысячи лет назад, со времен появления первого парусного судна и возведения первой ветряной мельницы. Сегодня энергию ветра преобразуют в электричество с помощью ветрогенераторов, которые объединяют в единые сети — ветряные электростанции. Разберемся, как устроены ветрогенераторы, почему они все выше тянутся к небу и какие факторы, кроме непостоянства ветров, еще долго не позволят им заменить традиционную энергетику.

Как из ветра получить электричество

Для начала нужно «получить» сам ветер, и причина его возникновения находится далеко за пределами Земли. Поверхность нашей планеты неравномерно нагревают солнечные лучи. Теплый воздух поднимается вверх, и его замещают воздушные массы из более холодных областей — так начинается движение воздушных масс относительно друг друга, которое мы называем ветром.

Лопасти ветрогенераторов достигают впечатляющих размеров и могут находиться на высоте более 100 метров над землей — выше Исаакиевского собора

Ветер попадает на лопасти ветрогенератора и вращает их. Кинетическая энергия воздушных масс превращается в механическую энергию лопастей, которые соединены с электрогенератором. Две основные его части — статор и ротор. Через приводы механическая энергия лопастей передается ротору, и он начинает вращаться. Но как механическая энергия превращается в электрическую?

Вокруг ротора и статора намотаны провода, внутри которых есть свободные носители электрического заряда — электроны. Чтобы они упорядоченно побежали по проводнику и превратились в известный всем нам электрический ток в розетке, им необходима «мотивация» — электрическое поле. Части генератора сделаны из магнитных материалов, поэтому он обладает магнитным полем, параметры которого меняются при вращении ротора. По закону электромагнитной индукции, магнитное поле с меняющимися параметрами (переменное) создает вокруг себя такое же переменное электрическое поле, которое и «пинает» свободные электроны из обмоток генератора в ЛЭП, а оттуда в наши розетки.

Если вы прокатитесь на велосипеде с установленным фонариком, загорающимся из-за вращения педалей, то в системе «человек-педали-фонарь» будете так называемым рабочим телом, как и ветер для ветрогенератора. Педали в этом примере имитируют лопасти. Свою механическую энергию вы превратите в электромагнитную, заставив фонарик ярко светиться. По сути, это принцип работы любого электрогенератора, и он одинаков на гидро-, тепловых и атомных станциях. Разница в том, какое рабочее тело используется — воздух, вода или горячий пар.

Что мешает ветроэнергетике завоевать мир

Ветер — бесплатный источник энергии, но чаще говорят о высокой стоимости электростанций. На уголь, нефть и газ приходится более 2/3 в общем мировом потреблении электроэнергии, а на ветроэнергетику — всего 6%, несмотря на ее бурное развитие последние 20–30 лет. Почему человечество до сих пор полностью не перешло на ветряки?

Ветер дует не всегда, его скорость изменчива, поведение трудно предсказать, а иногда его вообще нет: моряки называют это штилем. Для мельников безветрие означало финансовые потери: мешки с зерном накапливались, приходилось ждать или крутить жернова с помощью животных. Теперь штиль мешает энергетикам. Человечество не может поставить себя в зависимость от столь ненадежного источника. Как бы ни развивалась ветроэнергетика, страховкой всегда будут выступать резервные газовые или угольные станции, которые придется запускать при слабом ветре или его отсутствии.

Из-за нестабильной погоды на подстраховке ветряных станций всегда будут газовые или угольные. На фото — газотурбинная электростанция Восточно-Мессояхского месторождения компании «Газпром нефть»

Энергия, которую может вырабатывать ветер, пропорциональна кубу его скорости: E ~ v³. При увеличении скорости ветра в два раза выработка энергии вырастет в восемь раз; при росте в три раза — в 27 раз. При средних скоростях ветра, ниже пяти метров в секунду строить ветростанции бессмысленно, это «деньги на ветер» в буквальном смысле. Из-за разных скоростей ветра в разных странах ветроэнергетика заведомо не способна завоевать все регионы мира.

Ветростанции требуют много места: ветрогенераторы надо ставить так, чтобы один не попадал в «ветровую тень» другого, замедляющего скорость ветра. Эмпирическая формула L = 10*H (где L — расстояние между генераторами, а H — высота, на которой они размещены) показывает, что при высоте мачты генератора — 100 метров, расстояние между мачтами должно быть не менее километра. Ветропаркам требуется огромная площадь и в густонаселенных районах места для них может не хватить. Например, Западная Европа подошла к пределам роста ветроэнергетики, и темпы строительства новых станций заметно упали в последние годы.

Ветрогенераторы поднимают все выше — там сильнее и стабильнее дует ветер, а также выносят на морской шельф — строят офшорные ветроэлектростанции. Размещают генераторы на мачтах высотой более 100 метров и, возможно, в ближайшие годы будет «взята высота» в 200 метров. Высокие мачты повышают производительность, но и стоят дороже.

Наконец, есть законы аэродинамики, хорошо исследованные нашими учеными: современная мировая ветроэнергетика выросла, в том числе на фундаменте советской аэродинамической школы. Согласно закону Жуковского–Бетца, ветротурбина в принципе не может использовать более 59,3% (или 16/27) поступающей на нее ветровой энергии. При этом отношение фактически произведённой энергии к максимально возможной теоретически для ветряных станций не превышает 30%. Для тепловых станций обычная величина этого показателя 60%.

Будущее ветроэнергетики

Доля ветра в мировом производстве электроэнергии будет расти, в основном благодаря Китаю, Индии, Бразилии и другим странам Азии, Латинской Америки и Африки, где есть площади для ветропарков и благоприятные погодные условия. Важно следовать за природой. Например, есть зона мощных постоянных пассатных ветров, дующих в обоих полушариях от 30-х широт к экватору. Возможно, именно здесь спустя десятилетия будет мировой ветроэнергетический центр или даже пояс. 

Ветропарки становятся выше и поднимаются в горы

В России за последние 3–5 лет возведено несколько крупных ветростанций, и их общая мощность к началу 2022 года превысила два гигаватта. На данный момент это 1% от всех наших электроэнергетических мощностей, и выработать они могут от силы 0,5% всей нужной электроэнергии. На большей части нашей страны ветры существенно слабее, чем, к примеру, на западноевропейской территории, обращенной к Атлантике. Но территории с хорошими ветровыми условиями в России есть — на морских побережьях, в степных и предгорных областях.

Преимущество нашей страны — в наличии собственной мощной научно-производственной школы, связанной с ветроэнергетикой. В научном сообществе создаются идеи и разработки. В стране функционируют предприятия по производству оборудования для ветроэнергетики, построенные, в том числе в последние годы. Однако все это позволяет говорить о ветроэнергетике в России лишь с осторожным оптимизмом.

Hurricane Wind Power Комплекты ветрогенераторов для жилых домов

Поиск по категориям

Ветряные генераторы Hurricane

Обязательно ознакомьтесь с нашей продолжением статьи под предложениями продуктов на странице, которую мы написали, чтобы попытаться помочь нашим потребителям понять разницу в продукты.

Таким образом, в то время как многие люди в сообществе малых ветров, социальные сети и продавцы создают массовую шумиху и полагаются на массовое завышение выходной мощности для продажи своих ветряных генераторов, Hurricane идет по менее проторенной дороге в этой отрасли. Мы пошли по этому пути. подход «освойте свое ремесло», и мы просто сосредоточены на создании и продаже самых надежных продуктов, доступных в Интернете. Мы начинаем с тяжелой стали и используем хорошие покрытия, а многие детали даже покрыты порошковой краской для обеспечения высокой коррозионной стойкости. Мы разрабатываем и проводим строгий контроль качества перед отправкой продукта. Мы подкрепляем это нашей гарантией того, что ваши продукты будут работать так, как рекламируется, или мы исправим их.

Хотя мы не можем бросить вызов законам физики, как это делают текущие рекламируемые значения выходной мощности многих компаний, продающих этот тип продукции. Продукты Hurricane зарекомендовали себя как производящие больше энергии с течением времени, чем продукты любых других ведущих брендов, которые мы тестировали. Наши понижающие повышающие контроллеры MPPT и увеличенная рабочая площадь лопастей, а также ротор и статор генератора в сочетании с понижающими повышающими MPPT-контроллерами просто вырабатывают больше мощности с течением времени.

Hurricane Wind Power имеет одни из лучших фотомодулей на рынке в линейке солнечных панелей Synthesis, которые мы продаем на hurricanewindpower.com, которые стали фаворитами среди тех, кто живет вне сети. В Hurricane мы не видим ветер, солнечная и гидроэнергетика конкурируют друг с другом, а являются частью комплексной стратегии производства электроэнергии в домашних условиях. Солнечная, ветровая и гидроэнергетика имеют свои явные преимущества в зависимости от многих факторов, таких как местоположение, сезонная топография земли и многих других факторов. Если у вас есть вопрос, подходит ли вам слабая энергия ветра, не стесняйтесь и позвоните в ураган сегодня.

На рынке никто не производит лучше маленького ветряка. Наши линии Vector XP и AIR BOSS для ветряных турбин, будь то для сети. От сетки. Жилой или этот дом вдали от дома, мы можем обеспечить ваш напряженный образ жизни устойчивым образом с качеством и мастерством старого мира. .

Сортировать по:
Избранные товарыСамые новые товарыЛучшие продажиОт A до ZZ до ABПо обзоруЦена: по возрастаниюЦена: по убыванию

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

• Быстрый просмотр

Сравнить выбранные

Как работает ветряная турбина — текстовая версия

Сила ветра

Ветряные турбины используют ветер — чистый, бесплатный и широко доступный возобновляемый источник энергии — для производства электроэнергии. На этой странице представлена ​​текстовая версия интерактивной анимации: Как работает ветряная турбина.

Как работает ветряная турбина

Ветряная турбина преобразует энергию ветра в электричество за счет аэродинамической силы лопастей ротора, которые работают как крыло самолета или лопасти винта вертолета. Когда ветер обдувает лопасть, давление воздуха на одной стороне лопасти уменьшается. Разница в давлении воздуха по обеим сторонам лопасти создает как подъемную силу, так и сопротивление. Подъемная сила больше, чем сопротивление, и это заставляет ротор вращаться. Ротор соединяется с генератором либо напрямую (если это турбина с прямым приводом), либо через вал и ряд шестерен (редуктор), которые ускоряют вращение и позволяют физически уменьшить генератор. Этот перевод аэродинамической силы во вращение генератора создает электричество.

Как работает ветряная электростанция

Ветряные электростанции производят электроэнергию за счет множества ветряных турбин, расположенных в одном месте. На размещение ветряной электростанции влияют такие факторы, как ветровые условия, окружающая местность, доступ к линиям электропередач и другие факторы размещения. В ветряной электростанции коммунального масштаба каждая турбина вырабатывает электроэнергию, которая поступает на подстанцию, где затем передается в сеть, где питает наши сообщества.

Передача инфекции

Линии электропередач передают электричество высокого напряжения на большие расстояния от ветряных турбин и других генераторов энергии в районы, где эта энергия необходима.

Трансформеры

Трансформаторы получают электроэнергию переменного тока (переменного тока) с одним напряжением и повышают или понижают напряжение для подачи электроэнергии по мере необходимости. Ветряная электростанция будет использовать повышающий трансформатор для повышения напряжения (тем самым уменьшая требуемый ток), что снижает потери мощности, возникающие при передаче больших токов на большие расстояния по линиям электропередач. Когда электричество достигает сообщества, трансформаторы снижают напряжение, чтобы сделать его безопасным и пригодным для использования зданиями и домами в этом сообществе.

Подстанция

Подстанция соединяет систему передачи с системой распределения, которая поставляет электроэнергию населению. Внутри подстанции трансформаторы преобразуют электроэнергию с высокого напряжения в более низкое напряжение, которое затем может быть безопасно доставлено потребителям электроэнергии.

Башня ветряной турбины

Башня, изготовленная из трубчатой ​​стали, поддерживает конструкцию турбины. Башни обычно состоят из трех секций и собираются на месте. Поскольку скорость ветра увеличивается с высотой, более высокие башни позволяют турбинам захватывать больше энергии и генерировать больше электроэнергии. Ветры на высоте 30 метров (примерно 100 футов) и выше также менее турбулентны.

Направление ветра

Определяет конструкцию турбины. Ветряные турбины, подобные показанной здесь, обращены к ветру, а подветренные — в сторону. Большинство наземных ветряных турбин коммунального масштаба являются ветряными турбинами.

Флюгер

Флюгер измеряет направление ветра и сообщается с приводом рыскания, чтобы правильно ориентировать турбину относительно ветра.

Анемометр

Анемометр измеряет скорость ветра и передает данные о скорости ветра на контроллер.

Лезвия

Большинство турбин имеют три лопасти, изготовленные в основном из стекловолокна. Лопасти турбин различаются по размеру, но типичная современная наземная ветряная турбина имеет лопасти длиной более 170 футов (52 метра). Самая большая турбина — морская ветряная турбина GE Haliade-X с лопастями длиной 351 фут (107 метров) — примерно такой же длины, как футбольное поле. Когда ветер обдувает лопасть, давление воздуха на одной стороне лопасти уменьшается. Разница в давлении воздуха по обеим сторонам лопасти создает как подъемную силу, так и сопротивление. Подъемная сила больше, чем сопротивление, и это заставляет ротор вращаться.

Наземная турбина с редуктором

Трансмиссия турбины с редуктором состоит из ротора, главного подшипника, главного вала, редуктора и генератора. Трансмиссия преобразует низкоскоростное вращение ротора турбины (лопасти и узел ступицы) с высоким крутящим моментом в электрическую энергию.

Гондола

Гондола находится на вершине башни и содержит коробку передач, низкоскоростные и высокоскоростные валы, генератор и тормоз. Некоторые гондолы больше дома и для турбины с редуктором мощностью 1,5 МВт могут весить более 4,5 тонн.

Система рыскания

Привод рыскания поворачивает гондолу на ветряных турбинах, чтобы они оставались обращенными к ветру при изменении направления ветра. Для этого двигатели рыскания приводят в действие привод рыскания.

Ветряные турбины не требуют привода рыскания, потому что ветер вручную уносит ротор от него.

Система подачи

Система шага регулирует угол наклона лопастей ветряной турбины по отношению к ветру, контролируя скорость вращения ротора. Регулируя угол наклона лопастей турбины, система шага определяет, сколько энергии могут извлекать лопасти. Система шага также может «раскачивать» лопасти, регулируя их угол, чтобы они не создавали силы, которая могла бы вызвать вращение ротора. Оперение лопастей замедляет ротор турбины, чтобы предотвратить повреждение машины, когда скорость ветра слишком высока для безопасной работы.

Центр

Часть трансмиссии турбины, лопасти турбины входят в ступицу, соединенную с главным валом турбины.

Коробка передач

Трансмиссия состоит из ротора, главного подшипника, главного вала, редуктора и генератора. Трансмиссия преобразует низкоскоростное вращение ротора турбины (лопасти и узел ступицы) с высоким крутящим моментом в электрическую энергию.

Ротор

Лопасти и ступица вместе образуют ротор турбины.

Тихоходный вал

Часть трансмиссии турбины, низкоскоростной вал соединен с ротором и вращается со скоростью 8–20 оборотов в минуту.

Подшипник главного вала

Часть трансмиссии турбины, главный подшипник поддерживает вращающийся низкоскоростной вал и уменьшает трение между движущимися частями, чтобы силы от ротора не повреждали вал.

Высокоскоростной вал

Часть трансмиссии турбины, высокоскоростной вал соединяется с коробкой передач и приводит в движение генератор.

Генератор

Генератор приводится в движение высокоскоростным валом. Медные обмотки вращаются через магнитное поле в генераторе для производства электроэнергии. Некоторые генераторы приводятся в действие редукторами (показанными здесь), а другие представляют собой прямые приводы, в которых ротор присоединяется непосредственно к генератору.

Контроллер

Контроллер позволяет запускать машину при скорости ветра около 7–11 миль в час (миль в час) и выключает машину, когда скорость ветра превышает 55–65 миль в час. Контроллер выключает турбину при более высоких скоростях ветра, чтобы избежать повреждения различных частей турбины. Думайте о контроллере как о нервной системе турбины.

Тормоз

Турбинные тормоза не похожи на автомобильные тормоза. Тормоз турбины удерживает ротор от вращения после того, как он был отключен системой шага. Как только лопасти турбины останавливаются контроллером, тормоз удерживает лопасти турбины в неподвижном состоянии, что необходимо для технического обслуживания.

Морская ветряная турбина с прямым приводом

Турбины с прямым приводом упрощают системы гондол и могут повысить эффективность и надежность за счет устранения проблем с коробкой передач. Они работают, соединяя ротор напрямую с генератором для выработки электроэнергии.

Морской флюгер и анемометр с прямым приводом

Флюгер измеряет направление ветра и сообщается с приводом рыскания, чтобы правильно ориентировать турбину относительно ветра.

Анемометр измеряет скорость ветра и передает данные о скорости ветра на контроллер.

Система рыскания с прямым приводом

Электродвигатели рыскания приводят в действие привод рыскания, который вращает гондолы ветряных турбин, чтобы они оставались обращенными к ветру при изменении направления ветра.

Лопасти генератора с прямым приводом

Большинство турбин имеют три лопасти, изготовленные в основном из стекловолокна. Когда ветер обдувает лопасть, давление воздуха на одной стороне лопасти уменьшается. Разница в давлении воздуха по обеим сторонам лопасти создает как подъемную силу, так и сопротивление. Подъемная сила больше, чем сопротивление, и это заставляет ротор вращаться. Лопасти турбины GE Haliade X имеют длину 351 фут (107 метров) — примерно такую ​​же длину, как футбольное поле!

Система шага с прямым приводом

Система шага регулирует угол наклона лопастей ветряной турбины по отношению к ветру, контролируя скорость вращения ротора. Регулируя угол наклона лопастей турбины, система шага определяет, сколько энергии могут извлекать лопасти. Система шага также может «раскачивать» лопасти, регулируя их угол, чтобы они не создавали силы, которая могла бы вызвать вращение ротора. Оперение лопастей замедляет ротор турбины, чтобы предотвратить повреждение машины, когда скорость ветра слишком высока для безопасной работы.

Концентратор прямого привода

Лопасти турбины вставляются в ступицу, соединенную с генератором турбины.

Ротор с прямым приводом

Лопасти и ступица вместе образуют ротор турбины.

Генератор с прямым приводом

Генераторы с прямым приводом не используют редуктор для выработки электроэнергии. Они генерируют энергию, используя гигантское кольцо постоянных магнитов, которые вращаются вместе с ротором, производя электрический ток, проходя через стационарные медные катушки. Большой диаметр кольца позволяет генератору создавать большую мощность при вращении с той же скоростью, что и лопасти (8–20 оборотов в минуту), поэтому ему не нужен редуктор, чтобы разогнать его до тысяч оборотов. в минуту требуют другие генераторы.

Контроллер прямого привода

Контроллер позволяет запускать машину при скорости ветра около 7–11 миль в час (миль в час) и выключает машину, когда скорость ветра превышает 55–65 миль в час. Контроллер выключает турбину при более высоких скоростях ветра, чтобы избежать повреждения различных частей турбины. Думайте о контроллере как о нервной системе турбины.

Тормоз с прямым приводом

Турбинные тормоза — это не автомобильные тормоза. Тормоз турбины удерживает ротор от вращения после того, как он был отключен системой шага. Как только лопасти турбины останавливаются контроллером, тормоз удерживает лопасти турбины в неподвижном состоянии, что необходимо для технического обслуживания.

Подшипник ротора прямого привода

Подшипник ротора поддерживает главный вал и уменьшает трение между движущимися частями, чтобы силы от ротора не повреждали вал.

Узнайте больше об энергии ветра

Как работают ветряные турбины?

Изучите основы работы ветряных турбин для производства чистой энергии из обильного возобновляемого ресурса — ветра.

Узнать больше

Основы ветроэнергетики

Узнайте больше о ветроэнергетике здесь, от принципа работы ветряной турбины до новых захватывающих исследований в области ветровой энергии.