Nykyaikaisten tuulipuistotyyppien toiminta- ja rakenneominaisuudet

Artikkelissa käsitellään nykyaikaisten teollisuuden ja yksityisen sektorin tuulivoimaloiden toimintaperiaatetta ja suunnittelun suorituskykyominaisuuksia.

Muinaisista ajoista lähtien ihmiskunta on yrittänyt kesyttää tuulta ja asettanut sen palvelukseensa. Aluksi oli purjelaivoja, jotka käyttävät liikkumiseensa tuulivoimaa, sitten tuulimyllyjä alettiin käyttää jokapäiväisessä elämässä, mutta nyt on tullut aika käyttää tuulivoimalaa tuuligeneraattoreissa tuottamaan ihmisiä palvelevaa sähköä.

Ulkomailla melko suuri osa sähköstä tuotetaan tuulivoimaloissa (HPP), mitä rehellisesti sanottuna ei voida sanoa Venäjästä ja Neuvostoliiton jälkeisen alueen maista. Tässä on selvää - olemme jäljessä olevien joukossa.

Tuulipuistojen käyttö maailman kehittyneissä maissa mahdollistaa paitsi huviloiden, maalaistalojen, dacha-yhteisöjen autonomisen virransyötön ongelmien ratkaisemisen, myös ympäristöongelmia, koska sähkön tuotannon aikana ei aiheudu ympäristön pilaantumista. nykyaikaisista tuulivoimapuistoista ollenkaan.

Katsotaanpa toimintaperiaatetta ja yksityiskohtaisemmin nykyaikaisten tuulivoimaloiden päätyyppejä.

Tuuligeneraattoreiden toimintaperiaate

Mikä tahansa toimintaperiaate tuulivoimala (HP) koostuu siipien tai turbiinien tason läpi liikkuvan ilmavirran kineettisen energian muuntamisesta sähköenergiaksi sähkögeneraattoreita käyttämällä. Yleisin nykyaikaisen tuulivoimalaitoksen tyyppi ovat lapatuulivoimalat, joissa yhdistyvät siipituuligeneraattorit vaakasuuntaisella pyörimisakselilla ja pyörivät generaattorit karusellilla, jossa - pyörimisakseli sijaitsee pystysuorassa. Alla tarkastellaan lähemmin tämän tyyppisiä tuuligeneraattoreita.

Tuuliturbiinien päätyyppien suunnittelu

Jokainen tuuligeneraattori koostuu rakenteellisesti jalustasta, toisin sanoen mastosta, pyörivistä siipistä tai tuuliturbiinista, generaattorin tuottamasta sähköstä ja akusta. Lisäksi jokaiseen tuulipuistoon tarvitaan ohjaus- ja muunnosyksikkö.

Mitä tulee siipien lukumäärään, vesivoimaturbiinit voivat olla kaksi-, kolmi- ja monilapaisia. Kolmilapaiset turbiinit ovat yleisimpiä.Tuulivoimaloiden ennenaikaisen vioittumisen estämiseksi tuulivoimalat on varustettu järjestelmällä niiden siipien pyörimisnopeuden aeromekaaniseen stabilointiin.

Tuulivoimalaitoksessa sähköä tuottava sähkögeneraattori on kytketty suoraan sen turbiiniin, kun tuuliturbiinin ja generaattorin pyörimisakseli on sama, tai mekaanisella voimansiirrolla, joka siirtää turbiinin siipien pyörimisliikkeet generaattori. Nykyaikaisissa tuulipuistoissa käytetään pääasiassa kestomagneeteilla varustettuja synkronisia moninapaisia ​​harjattomia generaattoreita, jotka on rakenteellisesti valmistettu täysin suljetussa kotelossa ja vakioelementeistä.

Riippuen turbiinin siivillä olevan ilmavirran suunnasta ja "paineesta", se voidaan suunnata uudelleen laitteiston pyörimismekanismilla siihen suuntaan, joka on optimaalinen sen tehokkaan toiminnan kannalta.

Toiminnallisesti tehonsäätö- ja muunnosyksikkö on suunniteltu varastoimaan tuulipuiston tuottama sähköenergia akkuihinsa, minkä jälkeen se muunnetaan 12 V:n tasajännitteestä 220 V AC -jännitteeksi — "invertterin" avulla.

Ohjausyksikön avulla voidaan myös seurata ja ohjata akun latausprosessia, sähkögeneraattorin tehoa jne.

Nykyaikaisten tuulipuistojen viimeistelyvaihtoehdot, sekä teollisuuskäyttöön että yksityisellä sektorilla, antavat sinun valita jokaisen, kullekin käyttäjälle optimaalisen vaihtoehdon.

Tällä hetkellä maailmassa yleisimpiä ovat siipityyppiset tuuligeneraattorit, joiden siipien pyörimisakseli on yhdensuuntainen tai vaakasuora ilmavirran suunnan kanssa. Periaatteessa puhumme näistä tuuliturbiineista myöhemmin.

Tuulipuiston siipi vaakasuuntaisella pyörimisakselilla

Tämän tyyppisten tuuliturbiinien tuulienergian käytön hyötysuhde on 48%, mikä on paljon korkeampi kuin karuselligeneraattoreiden. Tämän tyyppisissä tuuligeneraattoreissa voi olla kaksi ja kolme siivekettä.

Tässä laitteen tehokkain toiminta saavutetaan, kun tuuli suunnataan kohtisuoraan generaattorin siipien pyörimistasoon nähden. Siksi tämän tyyppisessä "tuuliturbiinissa" on jopa rakenteellisesti laite, joka mahdollistaa generaattorin automaattisen pyörimisen kohtisuorassa tuulen suuntaan. Tämän tyyppisen tuulipuiston energiantuotanto riippuu suoraan tuulen nopeudesta (sen paineesta), samoin kuin itse tuuliturbiinin siipien halkaisijasta ja pinta-alasta.

Karuselli tai pyörivät tuulipuistot

Tämän tyyppisessä tuuliturbiinissa on pystysuora pyörimisakseli, johon on asennettu ja kiinnitetty pyörä, joka vastaanottaa tuulen pinnat. Tämäntyyppisten tuulipuistojen merkittävä etu on, että ne voivat työskennellä muuttamatta sijaintiaan - mihin tahansa ilmavirran suuntaan. Tämän tyyppiset tuuliturbiinit ovat hitaasti liikkuvia ja hiljaisia, ja hitaita moninapaisia ​​sähkögeneraattoreita käytetään generaattoreina tehon tuottamiseen.

Moderni tuulipuisto vaaka- ja pystysuuntaisella pyörimisakselilla

Muut nykyaikaiset tuulipuistot

Lisäksi aivan äskettäin uusimmat tuuliturbiinikehitykset ovat ilmestyneet täysin uusilla malleilla, jotka koostuvat rakenteellisesti kolmilaakerisesta alustasta, joka sijaitsee vahvalla pohjalla. Pohjaan on asennettu rengasmainen generaattori, jossa on sisäänrakennettu laakeri ja keskusroottori. Tällaisen generaattorin rengas voi olla halkaisijaltaan yli 100 metriä. Tällaisia ​​tuulipuistoja käytetään teolliseen energiantuotantoon.

Toiminnassa on myös tuulipuistoja, jotka koostuvat useista kymmenistä pienistä tuuliturbiineista - moduuleista, jotka on rakenteellisesti yhdistetty yhdeksi sähköntuotannon virheenkorjausjärjestelmäksi.

Äskettäin amerikkalaiset asiantuntijat ovat kehittäneet ja ottaneet teolliseen tuotantoon yksityiselle sektorille tarkoitetun pienen turbiinituulivoimalan "Windgate". Turbiinin pyörä saavuttaa 1,8 metrin halkaisijan ja pyörii vaaka-akselilla. Tällaisen turbiiniasennuksen siipien päissä on kestomagneetit, minkä seurauksena meillä on itse asiassa suuri roottori, joka pyörii asennuksen staattorin kiinteässä kotelossa. Tällaiset Windgate-tuuligeneraattorit voidaan asentaa jopa omakotitalon tai mökin katolle ja ne ovat erittäin tehokkaita, ja niiden hinta on noin 4,5-5 tuhatta dollaria.

Johtopäätös

On huomattava, että tuulivoimaloiden rakentamista parannetaan jatkuvasti ja vastaavasti niiden teknologiset parametrit, aerodynamiikka paranevat, ja mikä tärkeintä, näiden ekologisesti puhtaiden tulevaisuuden energialohkojen hinta on yhä vähemmän "pureva" yksinkertaiselle kuluttajalle.