Cik jaudīgas industriālās vēja turbīnas darbojas

Atmosfēras dabiskā reakcija uz tās dažādu slāņu nevienmērīgu karsēšanu ir vējš. Atmosfēras spiediena krituma rezultātā vējš pūš no augsta spiediena apgabaliem uz zema spiediena apgabaliem, un jo lielāka ir spiediena starpība, jo stiprāks vējš — jo lielāks ir tā ātrums. Teorētiski tiek lēsts, ka līdz 2% saules starojuma tiek pārvērsti mehāniskā vēja enerģijā, pateicoties dabiskajai gaisa kustībai atmosfērā.

Ir zināms, ka noteiktas zonas topogrāfija var vai nu pastiprināt vēju, vai ierobežot gaisa plūsmu. Tātad kalnu grēdu apgabalos, pārejās, upju kanjonu tuvumā apstākļi vēja turbīnu uzstādīšanai ir patiešām ideāli. Un, ja atceramies, ka jauda, ​​ko var iegūt no vēja, ir proporcionāla gaisa masai, kas iet cauri turbīnai, un tās ātruma kubam, tad ir viegli saprast perspektīvas, kas strauji paveras šajā virzienā.

Vējš neapšaubāmi ir viens no daudzsološākajiem atjaunojamiem dabiskās enerģijas avotiem.Ne velti daudzās valstīs gadu no gada tiek būvēts arvien vairāk vēja parku, vēja parku, jo īpaši jūru, okeānu piekrastes daļās un līdzenumos.

Vēja brāzmainais raksturs neveicina stabilu elektrotīklu apgādi, tāpēc enerģijas uzkrāšana tās tālākai izmantošanai kļūst par svarīgu uzdevumu. Taču šis uzdevums tiek risināts — tiek būvētas rūpnieciskās un privātās akumulatoru uzglabāšanas sistēmas, tiek veikti pasākumi nepārtrauktas elektroapgādes nodrošināšanai.

Un tagad varam droši apgalvot, ka jaudīgs industriālais vēja ģenerators (piemēram, Enercon E-126) ar jaudu 6-8 MW, integrēts nelielas pilsētas elektroapgādes sistēmā, spēs apmierināt tās iedzīvotāju vajadzības. un elektrificētās infrastruktūras vajadzības.

Tomēr ķersimies pie lietas un apskatīsim rūpnieciskā vēja ģeneratora ierīci. Galu galā katrs vēja ģenerators ir rūpīgas inženierijas pārdomas produkts, precīzu aprēķinu un ilgas projektēšanas rezultāts, lai iegūtu efektīvu un uzticamu vēja enerģijas pārveidotāju elektroenerģijā, tāpēc katra milzīgas konstrukcijas detaļa nekādā ziņā nav nejauša. . Piemēram, mēs atsauksimies uz Enercon E-126 vēja ģeneratora dizainu un apskatīsim tā galvenās daļas.

Tornis

Desmitiem metru augstais tornis (7) ir industriāla vēja ģeneratora balsts. Tas ir pilnībā izgatavots no dzelzsbetona ar secīgu liešanu veidnēs vai samontēts no īsiem dzelzsbetona gredzeniem, kas tiek montēti secīgi viens virs otra un savienoti, izvelkot caur tiem rāmja kabeļus.Dzelzsbetons ir pietiekami izturīgs, lai noturētu augstu smagu turbīnu un gondolu, kā arī izturētu vēja turbīnas darbības radīto slodzi, neļaujot konstrukcijai apgāzties.

Torņa pamatne balstās uz dzelzsbetona pamatnes (8), kuras svars ir proporcionāls paša torņa svaram. Piemēram, Enercon E-126 vēja turbīnas kopējais svars ir aptuveni 6000 tonnu. Balstam nav cilindriskas formas, un tā forma ir tuvāk nošķeltam konusam nekā cilindram. Izvērsts pie pamatnes, tornis droši notur visu konstrukciju pareizajā stāvoklī.

Asmeņi un rotors

Industriālās vēja turbīnas lāpstiņas (6) un rotors (5) ir izgatavotas no speciālas kompozītšķiedras uz tērauda bāzes, lāpstiņas tiek montētas no atsevišķiem segmentiem vai izgatavotas kā monolīts, atkarībā no to apjoma. Parasti asmeņu piestiprināšanai pie rotora tiek izmantotas skrūves un rumba. Paši asmeņi ir piestiprināti pie rumbas, un rumba ir piestiprināta tieši pie ģeneratora rotora.

Turbīnas rotācija ap torni

Lai pagrieztu turbīnu ap torni, a asinhronais dzinējs (3) ar zobratu savienots ar gredzenu, kas atrodas gondolas pamatnē. Atkarībā no vēja ģeneratora izmēra un tā jaudas šādi dzinēji var būt no viena līdz trim.

Strāvas ģenerators

Ja agrāk kā vēja turbīnu ģeneratori tika izmantoti agregāti, kas pēc konstrukcijas līdzīgi standarta sinhronajiem ģeneratoriem, tad 2000. gadu sākumā parādījās tāds jauninājums kā gredzenu ģenerators (1). Šeit turbīnas rotors, kas savienots ar rumbu, ir arī ģeneratora rotors.

Neatkarīgi ierosmes tinumi atrodas uz gredzena rotora, veidojot magnētiskos polus, un attiecīgi uz statora tinuma statora. Statora tinums ir sadalīts daļās (Enercon E -126 gadījumā - četrās daļās), no kurām katra ir savienota ar atsevišķu taisngriezi. Ģeneratora kontrolleris atrodas gondolas mašīntelpā (2).

Invertors

Pēc iztaisnošanas torņa pamatnē uzstādītajam invertoram (4) tiek pievadīts 400 voltu līdzspriegums, kur enerģija tiek pārvērsta maiņstrāvā un pēc transformācijas tiek piegādāta elektrolīnijai.

Mēs apskatījām modernas industriālās vēja turbīnas galvenās sastāvdaļas, izmantojot Enercon E-126 modeļa piemēru, kas pirmo reizi tika uzstādīts netālu no Vācijas pilsētas Emdenas 2007. gadā. Ģeneratora jauda pašlaik ir 7,58 MW, kas ir pietiekami, lai ar elektroenerģiju darbinātu 4500 villas. elektrība visu gadu.

Līdz šim Enercon visā pasaulē ir uzbūvējis vairāk nekā 13 000 šādu vēja turbīnu, kuru kopējā uzstādītā jauda jau 2010. gadā pārsniedza 2846 MW.