የንፋስ ተርባይን ማመንጫዎች ኤሌክትሪክ የሚያመነጩት እንዴት ነው?

የንፋስ ተርባይን ማመንጫዎች ኤሌክትሪክ የሚያመነጩት እንዴት ነው?

የንፋስ ተርባይኖች በቅርብ አሥርተ ዓመታት ውስጥ በፍጥነት ከሚያድጉ የታዳሽ የኃይል ቴክኖሎጂዎች አንዱ ናቸው። በብዙ አገሮች፣ በባህር ዳርቻዎች፣ በኮረብቶች እና በባህር ዳርቻዎች እንኳን ረድፎችን ማየት ይቻላል፣ ይህም ነፋሱን ኤሌክትሪክ ለማመንጨት ይጠቀማል። ነገር ግን የንፋስ ተርባይኖች የነፋሱን "የማይታየውን" ኃይል መብራት ማብራት፣ ማሽኖችን ማስኬድ ወይም የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎችን መሙላት ወደሚችል ኤሌክትሪክ እንዴት ይለውጠዋል? ቁልፉ በተርባይኑ ስርዓት ውስጥ በሚከሰተው የኃይል ልወጣ ሂደት ውስጥ ነው፣ በተለይም በጄነሬተሩ። ይህ ጽሑፍ የንፋስ ተርባይኖች ጀነሬተር ኤሌክትሪክ እንዴት እንደሚያመነጭ ያብራራል፣ ከነፋስ እስኪነፍስ ድረስ ኤሌክትሪክ ወደ ፍርግርግ ለመላክ ዝግጁ እስኪሆን ድረስ።

1. ከንፋስ ኃይል ወደ ሜካኒካል ኃይል፡ የፕሮፔለር ሚና

ጀነሬተሩ ከመሥራቱ በፊት የንፋስ ተርባይን መጀመሪያ ከነፋሱ የሚመጣውን የኪነቲክ ኃይል ይይዛል። ይህ የንፋስ ኃይል የአውሮፕላን ክንፎችን እንዲመስሉ የተነደፉ ምላጮችን ይመታል። የብላቶቹ የአየር ሞገድ ቅርፅ ነፋሱ በገጾቻቸው ላይ ሲያልፍ ማንሳት ይፈጥራል። ይህ ማንሳት ሮተሩ እንዲሽከረከር ያደርገዋል።

የሮተር ሽክርክሪት ፍጥነት ሁልጊዜ ቋሚ አይደለም፣ ምክንያቱም በነፋስ ፍጥነት በእጅጉ ተጽዕኖ ያሳድራል። ዘመናዊ ተርባይኖች በአጠቃላይ የኃይል ቀረጻን ለማመቻቸት እና በከፍተኛ ነፋሶች ላይ ጉዳትን ለመከላከል የቢላውን አንግል ለመቀየር የሚያስችል የፒች መቆጣጠሪያ ስርዓት አላቸው።

ይህ የሮተር ሽክርክሪት ከዚያም የመጀመሪያው ሜካኒካል ኢነርጂ ይሆናል። ይህ ኢነርጂ በዘንጉ በኩል ወደ ናሴሌ ተብሎ ወደሚጠራው የተርባይኑ ማዕከላዊ ክፍል ይተላለፋል፣ እዚያም አብዛኛዎቹ ወሳኝ ክፍሎች ይገኛሉ - የማርሽ ሳጥኑን (በአንዳንድ ሞዴሎች)፣ ብሬክስን፣ የመቆጣጠሪያ ስርዓቱን እና ጀነሬተርን ጨምሮ።

2. ዘንግ እና ማርሽ ቦክስ፡ የጄነሬተርን ፍጥነት ማስተካከል

በኔሴል ውስጥ ዋናው ዘንግ ከሮተር ጋር የተገናኘ ነው። ይህ ዘንግ ከፍተኛ መጠን ያለው ጉልበት ይይዛል ነገር ግን በተለምዶ በአንጻራዊነት በዝግታ ይሽከረከራል። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ ብዙ አይነት የኤሌክትሪክ ማመንጫዎች ኤሌክትሪክን በብቃት ለማመንጨት ፈጣን የማሽከርከር ፍጥነት ያስፈልጋቸዋል።

የማርሽ ሳጥኑ በባህላዊ የንፋስ ተርባይን ስርዓቶች ውስጥ የሚጠቀመው እዚህ ነው። የማርሽ ሳጥኑ የዋናውን ዘንግ የማዞሪያ ፍጥነት በከፍተኛ ፍጥነት ዘንግ ላይ ወደ ከፍተኛ ፍጥነት ይጨምራል፣ ይህም ለጄነሬተሮች ተስማሚ ያደርገዋል። ለምሳሌ፣ አንድ ሮተር በ10-20 rpm ብቻ ሊሽከረከር ይችላል፣ ከዚያም እንደ ዲዛይኑ ወደ ጄነሬተሩ ከመግባቱ በፊት ወደ መቶዎች ወይም በሺዎች የሚቆጠሩ rpm ሊጨምር ይችላል።

ይሁን እንጂ ሁሉም ተርባይኖች የማርሽ ሳጥኖችን አይጠቀሙም። እንዲሁም ቀጥተኛ ድራይቭ ተርባይኖች አሉ፣ ሮተሩ በዝቅተኛ ፍጥነት እንዲሽከረከር ከተዘጋጀ ትልቅ ዲያሜትር ካለው ጀነሬተር ጋር በቀጥታ የተገናኘበት ስርዓት። ቀጥተኛ ድራይቭ ተርባይኖች አነስተኛ የሚንቀሳቀሱ ክፍሎች አሏቸው፣ ይህም የጄነሬተሩ መዋቅር ትልቅ ቢሆንም እና የመነሻ ወጪው ከፍ ሊል ቢችልም።

3. የጄነሬተር መሰረታዊ መርህ፡ ኤሌክትሮማግኔቲክ ኢንዳክሽን

በንፋስ ተርባይኖች ውስጥ የኤሌክትሪክ ማመንጫ ሂደት እምብርት ኤሌክትሮማግኔቲክ ኢንዳክሽን ሲሆን ይህም በማይክል ፋራዴይ የተብራራው አካላዊ መርህ ነው። በቀላሉ ለማስቀመጥ፣ አንድ መሪ ​​(ለምሳሌ የሽቦ ጥቅልል) የመግነጢሳዊ መስክ ሲለዋወጥ፣ የኤሌክትሪክ ጅረት በመቆጣጠሪያው ውስጥ ይፈጠራል።

ጀነሬተሮች ይህንን መርህ የሚጠቀሙት ሮተር (የሚሽከረከረው ክፍል) ከስታተር (የማይንቀሳቀስ ክፍል) ጋር በማነፃፀር ነው። ሮተሩ በተለምዶ ቋሚ ማግኔት ወይም ኤሌክትሮማግኔት ይይዛል፣ ስቴተር ደግሞ የመዳብ ሽቦ ኮይሎችን ይይዛል። ሮተሩ ሲሽከረከር፣ የሚለዋወጠው መግነጢሳዊ መስክ በስታተር ውስጥ ያሉትን ኮይሎች "ይቆርጣል"፣ የኤሌክትሪክ ቮልቴጅ ይፈጥራል። ይህ ቮልቴጅ ከዚያም እንደ ኤሌክትሪክ ጅረት ሊተላለፍ ይችላል።

በንፋስ ተርባይን ጀነሬተር የሚመነጨው ኤሌክትሪክ በአጠቃላይ ተለዋጭ ጅረት (AC) ነው። ድግግሞሽ እና ቮልቴጅ በጄነሬተሩ የመሽከርከሪያ ፍጥነት፣ በመጠምዘዣው ዲዛይን እና በመግነጢሳዊ ምሰሶዎች ብዛት ላይ የተመሰረተ ነው።

4. በነፋስ ተርባይኖች ውስጥ የጄነሬተሮች ዓይነቶች

በዘመናዊ የንፋስ ተርባይኖች ውስጥ የተለያዩ የጄነሬተሮች ዓይነቶች በብዛት ጥቅም ላይ ይውላሉ። የአይነቱ ምርጫ የሚወሰነው በቁጥጥር መስፈርቶች፣ በብቃት፣ በዋጋ እና ከኃይል ፍርግርግ ጋር ባለው ተኳሃኝነት ላይ ነው።

1. የኢንዳክሽን ጀነሬተር (አሲኖረም ጀነሬተር)
የኢንዳክሽን ጀነሬተሮች በጠንካራ ግንባታቸው እና በአንፃራዊ ኢኮኖሚያቸው ምክንያት በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ። ይህ አይነት በማግኔቲክ መስክ እና በሮተር (ስሊፕ) መካከል ባለው የፍጥነት ልዩነት ይሰራል። በነፋስ ተርባይን አፕሊኬሽኖች ውስጥ የኢንዳክሽን ጀነሬተሮች ቀደም ሲል በቋሚ ፍጥነት ተርባይኖች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውሉ ነበር። ጉዳቱ መቆጣጠሪያቸው አነስተኛ ተለዋዋጭ መሆኑ እና ምላሽ ሰጪ የኃይል ካሳ ሊያስፈልግ ይችላል።

2. ሲንክሮነስ ጀነሬተር (ሲንክሮነስ ጀነሬተር)
የተመሳሰለ ጀነሬተሮች የኤሲ ጅረትን ከሮተር ፍጥነት እና ከማግኔቲክ ምሰሶዎች ብዛት ጋር ተመጣጣኝ በሆነ ድግግሞሽ ያመነጫሉ። ይህ ዓይነቱ ጀነሬተር ብዙውን ጊዜ በቀጥታ ድራይቭ ተርባይኖች ወይም ሙሉ የመቀየሪያ ስርዓቶች ባላቸው ተርባይኖች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል፣ ምክንያቱም የኃይል ጥራት እና የአሠራር ፍጥነት ላይ የበለጠ ቁጥጥር ስለሚሰጥ።

3. DFIG (ድርብ የምግብ ማነቃቂያ ጀነሬተር)
ይህ ለትልቅ የንፋስ ተርባይኖች በጣም ተወዳጅ ቴክኖሎጂ ነው። DFIG ተርባይኑ በሮተር ውስጥ ከፊል የኃይል መቀየሪያን በመጠቀም በተለዋዋጭ የንፋስ ፍጥነት እንዲሠራ ያስችለዋል። ጥቅሞቹ ጥሩ ቅልጥፍና እና ሙሉ መቀየሪያ ፍላጎት መቀነስን ያካትታሉ፣ ይህም ከሌሎች ስርዓቶች ጋር ሲነጻጸር ዝቅተኛ ወጪዎችን ያስከትላል።

5. ከጄነሬተር ወደ ፍርግርግ፡ የመቀየሪያዎች እና የትራንስፎርመሮች ሚና

ከጄነሬተሮች የሚወጣው ኤሌክትሪክ ሁልጊዜ ወደ ፍርግርግ በቀጥታ ለማሰራጨት ተስማሚ አይደለም። ፍርግርግ የተረጋጋ ቮልቴጅ እና ድግግሞሽ ይፈልጋል (ለምሳሌ በኢንዶኔዥያ 50 Hz)፣ የተርባይን ፍጥነት ከነፋስ ጋር ይለዋወጣል። ስለዚህ፣ ዘመናዊ ተርባይኖች ብዙውን ጊዜ የኃይል ኤሌክትሮኒክስ ስርዓቶችን ይጠቀማሉ።

– መቀየሪያው (የኃይል ኤሌክትሮኒክስ መቀየሪያ) ድግግሞሽን ለማረጋጋት እና የውጤት ቮልቴጅን ለመቆጣጠር ይሰራል። በተለዋዋጭ ፍጥነት ስርዓት ውስጥ፣ ከጄነሬተሩ የሚወጣው የኤሲ ኤሌክትሪክ ወደ ዲሲ ሊቀየር ይችላል፣ ከዚያም ለግሪድ ተስማሚ በሆነ ድግግሞሽ ወደ ኤሲ ሊቀየር ይችላል። ይህ ሂደት ተርባይኑ በተለያዩ የንፋስ ሁኔታዎች ውስጥ ኃይልን በተሻለ ሁኔታ እንዲይዝ ያስችለዋል።

– ትራንስፎርመሮች ለውጤታማ ስርጭት የኤሌክትሪክን ቮልቴጅ ይጨምራሉ። ይህ የሆነበት ምክንያት ቮልቴጁ ከፍ ባለ መጠን ለተመሳሳይ ኃይል የሚኖረው ጅረት ስለሚቀንስ በኬብሎች ውስጥ ያለውን የሙቀት መቀነስ (I²R ኪሳራ) ይቀንሳል። ከተጠናከረ በኋላ ኤሌክትሪክ በኬብሎች በኩል ወደ ማከፋፈያ ጣቢያ ከዚያም ወደ ማከፋፈያ ወይም ማስተላለፊያ ኔትወርክ ይላካል።

6. የቁጥጥር እና የደህንነት ስርዓቶች፡ ቅልጥፍናን እና የመቋቋም አቅምን መጠበቅ

የንፋስ ተርባይን ፕሮፔለር እና ጀነሬተር ብቻ አይደለም። የንፋስ ፍጥነትን፣ አቅጣጫን፣ የክፍሉን የሙቀት መጠን፣ የንዝረት እና የኤሌክትሪክ ጥራትን ያለማቋረጥ የሚከታተል የተራቀቀ የቁጥጥር ስርዓትን ያካትታል።

- የያው ሲስተም ናሴሉን ሁልጊዜ የንፋስ አቅጣጫውን እንዲያይ ያሽከረክራል፣ ይህም የመያዝ ኃይልን ከፍ ያደርገዋል።
- የፓይች ሲስተም የቢላውን አንግል በመቀየር ሽክርክሪቱን ይቆጣጠራል፣ ቅልጥፍናን ይጨምራል እና በከባድ ነፋሶች ወቅት ተርባይንን ይጠብቃል።
- የብሬክ ሲስተም በአደጋ ጊዜ ወይም በጥገና ሁኔታዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል።
- ዳሳሾች እና SCADA ኦፕሬተሮች የተርባይኖችን ሁኔታ በርቀት እንዲከታተሉ እና የጥገና መርሃ ግብር እንዲይዙ ያግዛሉ።

እነዚህ ሁሉ ስርዓቶች ጀነሬተሩ በአስተማማኝ ሁኔታ ውስጥ እንዲሠራ፣ የመጉዳት አደጋን በመቀነስ እና የኤሌክትሪክ አቅርቦቱን መረጋጋት እንዲጠብቅ ያረጋግጣሉ።

7. ባጭሩ፡ በነፋስ ተርባይኖች ውስጥ የኃይል ልወጣ ፍሰት

ለመረዳት ቀላል ለማድረግ፣ ቀላል የኃይል ለውጦች ፍሰት እነሆ፡

1. ነፋስ የኪነቲክ ኃይልን ይይዛል።
2. ፕሮፔለሩ ወደ ሜካኒካል ኢነርጂ (የሮተር ሽክርክሪት) ይለውጠዋል።
3. ዘንግ እና (ካለ) የማርሽ ሳጥኑ የማዞሪያውን ፍጥነት ያስተካክላሉ።
4. ጀነሬተሩ በኤሌክትሮማግኔቲክ ኢንዳክሽን አማካኝነት ሜካኒካል ኢነርጂን ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል (ኤሲ) ይለውጠዋል።
5. ኮንቨርተሮች እና ትራንስፎርመሮች ቮልቴጅ እና ድግግሞሽን ከአውታረ መረቡ ጋር እንዲጣጣም ያስተካክላሉ።
6. የኤሌክትሪክ ኃይል ወደ ግሪድ ይላካል እና በተጠቃሚዎች ጥቅም ላይ ይውላል።

መዝጊያ

የንፋስ ተርባይን ማመንጫዎች ኤሌክትሪክ የሚያመነጩት የኤሌክትሮማግኔቲክ ኢንዳክሽን መርህን በመጠቀም ነው - ይህም የሮተርን ሜካኒካል ሽክርክሪት ወደ ኤሌክትሪክ ፍሰት በመቀየር በማግኔቲክ መስኮች እና በኮይሎች መስተጋብር በኩል ይለውጠዋል። ሆኖም ግን፣ ሂደቱ በራሱ የሚተዳደር አይደለም። የንፋስ ተርባይን የተረጋጋ እና ቀልጣፋ ኤሌክትሪክ በማመንጨት ረገድ ያለው ስኬት በአብዛኛው የተመካው በፕሮፔለሮች ኤሮዳይናሚክ ዲዛይን፣ በማስተላለፊያ ስርዓቱ (ማርሽ ቦክስ ወይም ቀጥታ ድራይቭ)፣ በጄነሬተሩ አይነት እና ከግሪድ ደረጃዎች ጋር በሚጣጣሙ የቁጥጥር እና የኃይል ኤሌክትሮኒክስ ላይ ነው።

በየጊዜው በሚለዋወጠው ቴክኖሎጂ፣ የንፋስ ተርባይኖች የበለጠ ቀልጣፋ፣ የበለጠ አስተማማኝ እና የንፁህ የኃይል ሽግግር ወሳኝ አካል የመሆን አቅም እያዳበሩ ነው። ከቀላል የንፋስ ንፋስ፣ ዘመናዊ ህይወትን የሚያንቀሳቅሰው ኤሌክትሪክ ተወለደ - ሳይንስ እና ምህንድስና ለቀጣይነት ያለው የወደፊት ሕይወት እንዴት አብረው እየሰሩ እንደሆነ የሚያሳይ ግልጽ ምሳሌ።