Шамал турбинасынын чыңалышын жөнгө салуудагы трансформатордун функциясы
Шамал турбиналары тез өнүгүп жаткан кайра жаралуучу энергия технологиясы катары белгилүү, анткени алар шамалдын кинетикалык энергиясын түз эмиссияларды чыгарбастан электр энергиясына айландыра алат. Бирок, шамал турбиналары тарабынан өндүрүлгөн электр энергиясы үй чарбалары, өнөр жай ишканалары тарабынан дароо колдонулбайт же электр тармагына бөлүштүрүлбөйт. Шамал турбиналарынан чыккан электр энергиясын "колдонууга даяр" кылган негизги компоненттердин бири - трансформатор. Трансформатордун негизги функциясы - чыңалууну жөнгө салуу, натыйжалуу берүү үчүн чыңалуу деңгээлин тууралоо жана шамал турбинасы системасынан жүктөмгө же электр тармагына электр энергиясын жеткирүүнүн сапатын жана туруктуулугун сактоо.
Шамал турбиналарынын чыңалуу мүнөздөмөлөрү
Трансформаторлордун ролун түшүнүүдөн мурун, шамал турбиналары өндүргөн электр энергиясынын мүнөзүн түшүнүү маанилүү. Шамал турбиналары пропеллер валына туташтырылган генератор аркылуу электр энергиясын өндүрөт. Турбинанын айлануу ылдамдыгына шамалдын өзгөрүлмө ылдамдыгы олуттуу таасир этет, андыктан генератордун чыңалуусу жана жыштыгы, айрыкча, өзгөрүлмө ылдамдыктагы шамал турбиналарында, өзгөрүп турушу мүмкүн.
Көптөгөн заманбап шамал турбиналарынын системаларында генератор тарабынан өндүрүлгөн электр энергиясы тармакка стандарттуу өзгөрмө ток (AC) катары түз эмес, тескерисинче, түзөткүчтөр, инверторлор жана контроллерлер сыяктуу электрдик электрондук схемалар аркылуу бөлүштүрүлөт. Бирок, конвертациялоо процессинен кийин электр энергиясы жергиликтүү бөлүштүрүү системасына дал келүү үчүн чыңалууну жөнгө салууну талап кылат. Дал ушул жерде трансформаторлор тармактын шайкештигин камсыз кылуу үчүн чыңалуунун деңгээлин жөнгө салууда чечүүчү мааниге ээ болот.
Трансформаторлордун иштөө принциптерин түшүнүү жана
Трансформатор – бул өзгөрмө токтун чыңалышын жогорулатуу (жогорулатуу) же төмөндөтүү (төмөндөтүү) үчүн электромагниттик индукция принциби боюнча иштеген статикалык электрдик түзүлүш. Трансформатор темир өзөктүн айланасына оролгон биринчилик жана экинчилик катушкалардан турат. Биринчилик катушка аркылуу өзгөрмө ток өткөндө, өзгөрүп турган магнит талаасы экинчилик катушкада чыңалууну пайда кылат. Оромдордун санынын катышы чыңалуунун жогорулаганын же төмөндөгөнүн аныктайт.
Шамал турбиналарынын системаларында трансформаторлор, адатта, күчөткүч трансформаторлор катары колдонулат, анткени генераторлордон чыккан электр энергиясы, адатта, орто же төмөнкү чыңалуу деңгээлдеринде болот, ал эми алыскы аралыкка электр берүү жогорку чыңалууда натыйжалуураак болот.
Шамал турбинасы системасындагы трансформатордун негизги функциясы
1. Электр тармагына ылайыкташтыруу үчүн чыңалууну тууралаңыз
Трансформатордун эң маанилүү функцияларынын бири - шамал турбинасынын чыгуучу чыңалуусунун электр тармагынын стандарттарына жооп беришин камсыз кылуу. Коммуналдык масштабдагы шамал турбиналары көбүнчө жүздөгөн вольттон бир нече киловольтко чейинки чыңалууларды чыгарат. Ошол эле учурда, бөлүштүрүү жана берүү тармактары өлкөнүн электр системасына жараша 20 кВ, 33 кВ, 70 кВ же андан да жогору сыяктуу бир топ жогорку чыңалуу деңгээлдеринде иштейт.
Трансформаторлор чыңалууну жогорулатуу менен шамал турбиналарынан келген кубаттуулукту ашыкча токту пайда кылбастан электр тармагына өткөрүүгө мүмкүндүк берет. Чыңалууну жогорулатпаса, ошол эле кубаттуулук үчүн ток күчү өтө жогору болуп, олуттуу жоготууларга алып келет.
2. Трансмиссиядагы кубаттуулуктун жоготууларын азайтуу
Электр системаларында кабелдердеги кубаттуулуктун жоголушуна, адатта, токтун агымы жана өткөргүчтүн каршылыгы таасир этет. Бул кубаттуулуктун жоголушу I²R формуласы менен туюнтулат, башкача айтканда, ток канчалык чоң болсо, кубаттуулуктун жоголушу жылуулукка ошончолук чоң болот.
Трансформаторлор чыңалууну жогорулатуу менен ток күчүн азайтууга жардам берет. Чыңалууну жогорулатканда, ошол эле көлөмдөгү кубаттуулук үчүн ток күчүн азайтууга болот. Натыйжада, кубаттуулуктун жоготуулары бир топ азаят, кабелдер жылуу кармалат жана электр энергиясын берүүнүн натыйжалуулугу жогорулайт. Бул көбүнчө алыскы жерлерде жайгашкан жана көмөкчү станцияларга же электр тармактарынын туташтыруу пункттарына чейин узак кабелдерди талап кылган шамал электр станциялары үчүн өзгөчө маанилүү.
3. Иштөө туруктуулугун жана кубаттуулуктун сапатын колдойт
Трансформаторлор чыңалууну жогорулатуудан же азайтуудан тышкары, кубаттуулуктун сапатын колдоодо да роль ойнойт. Кубаттуулуктун сапатын башкаруу көбүнчө инверторлор жана башкаруу системалары тарабынан башкарылса, трансформаторлор гармоникаларды басуу же жерге туташтырууну оптималдаштыруу үчүн электрдик изоляцияга, тоскоолдуктарды азайтууга жана системанын туташуусун жөндөөгө (мисалы, жылдыз же үч бурчтуу конфигурацияларга) жардам бере алат.
Кубаттуулукту өзгөрткүчтөрдү колдонгон заманбап шамал турбиналары көп учурда белгилүү бир гармоникаларды пайда кылат. Трансформатордун туура дизайны гармоникалардын таасирин азайтууга жана тор тарабындагы чыңалууну стандарттуу чектерде кармап турууга жардам берет.
4. Системаны изоляциялоону жана коргоону камсыз кылат
Трансформаторлор ошондой эле шамал турбинасы менен электр тармагынын ортосунда гальваникалык изоляцияны камсыз кылат. Бул изоляция коопсуздукту жакшыртуу, жабдууларды ашыкча чыңалуудан коргоо жана чагылгандан же тармакты күйгүзүүдөн улам чыңалуунун кескин жогорулашынан келип чыккан бузулуу коркунучун азайтуу үчүн абдан маанилүү.
Шамал турбиналары бийик жана ачык жерлерде жайгашкандыктан, чагылгандан коргоо абдан маанилүү. Трансформаторлор, жерге туташтыруу системалары жана башка коргоочу түзүлүштөр менен бирге, конвертерлер жана электрондук башкаруу элементтери сыяктуу сезгич жабдууларга зыян келтириши мүмкүн болгон бузулуулардын таасирин азайтууга жардам берет.
5. Ири масштабдуу шамал турбинасынын интеграциясын камсыз кылат
Шамал электр станцияларында көптөгөн турбиналардан чыккан энергия көмөкчү станцияга кирерден мурун коллектордук системада чогултулат. Ар бир турбинада, адатта, генератордун чыңалышын коллектордук чыңалууга чейин көтөрүүчү трансформатор болот (мисалы, 0,69 кВдан 33 кВга чейин). Андан кийин көмөкчү станция алыскы аралыкка электр берүү үчүн чыңалууну андан ары көтөрөт.
Трансформаторлорсуз шамал электр станцияларынан жүздөгөн мегаватт кубаттуулуктагы энергияны интеграциялоо натыйжасыз болуп, электр энергиясынын жоголушуна жана электр тармагынын туруксуздугуна алып келүүчү жогорку коркунучту жаратмак.
Шамал турбиналарында трансформаторлордун кеңири таралган түрлөрү
Шамал турбинасындагы трансформатор турбинанын конструкциясына жараша бир нече жерде жайгашышы мүмкүн. Айрым моделдерде трансформатор төмөнкү чыңалуудагы кабелдердин узундугун кыскартуу үчүн гондоланын (мунаранын үстүндөгү турбинанын корпусу) ичинде жайгашкан. Бирок, көптөгөн конструкцияларда тейлөөнү жеңилдетүү жана мунарага түшкөн жүктү азайтуу үчүн аны мунаранын түбүнө же турбинанын жанындагы өзүнчө блокко жайгаштырышат.
Шамал турбинасынын трансформаторлору, адатта, айлана-чөйрөнүн шарттарына жана коопсуздук талаптарына жараша май менен муздатуучу же кургак муздатуучу бөлүштүрүүчү трансформаторлор болуп саналат. Өрт коркунучу төмөн болгон чөйрөлөрдө кургак муздатуучу трансформаторлор бир вариант болушу мүмкүн, ал эми жогорку кубаттуулуктагы колдонмолордо май менен муздатуучу трансформаторлор көбүнчө жылуулукту натыйжалуураак тараткандыгынан улам тандалып алынат.
Тапшырма: Шамалдын өзгөрүшү жана алардын чыңалууга тийгизген таасири
Шамал туруктуу болбогондуктан, шамал турбинасынын кубаттуулугу өзгөрүп турат. Турбинаны башкаруу системасы, конвертер жана трансформатор динамикалык жүктөө шарттарында иштей алышы керек. Трансформаторлор токтун жана чыңалуудагы өзгөрүүлөрдүн шартында туруктуу бойдон калуу үчүн иштелип чыккан, анын ичинде шамалдын ылдамдыгы өзгөргөндө же турбина ишке кирип жана токтогондо учурдагы күчтүн кескин жогорулашын көтөрө алуу мүмкүнчүлүгү.
Мындан тышкары, трансформаторлор жогорку нымдуулук, туз туман (деңиз турбинасы үчүн), температуранын кескин өзгөрүшү жана титирөө сыяктуу айлана-чөйрөнүн шарттарына туруштук бере тургандай кылып иштелип чыгышы керек. Бул факторлордун баары трансформатордун иштөө мөөнөтүнө жана электр энергиясын берүүнүн ишенимдүүлүгүнө таасир этет.
Корутунду
Трансформаторлор шамал турбиналарынын системаларында, айрыкча өндүрүлгөн электр энергиясын электр тармагына натыйжалуу жана коопсуз бөлүштүрүү үчүн чыңалууну жөнгө салууда жана жөнгө салууда негизги ролду ойнойт. Алардын негизги функцияларына электр энергиясын берүүдөгү жоготууларды азайтуу үчүн чыңалууну жогорулатуу, тармактын шайкештигин жакшыртуу, электр энергиясынын сапатын колдоо, изоляцияны жана коргоону камсыз кылуу жана ири масштабдуу шамал турбиналарын интеграциялоо кирет. Трансформаторлорсуз шамал турбиналарынан электр энергиясын натыйжалуу жана туруктуу берүү кыйын болмок, бул аларды шамал энергиясы менен заманбап энергетикалык системалардын ортосундагы маанилүү байланыштыруучу нерсеге айлантат.
Кааласаңыз, мен системанын агымынын иллюстрациясын (генератор-конвертер-трансформатор-тор) кошо алам же кургактагы жана деңиздеги турбиналардын трансформаторлорунун ортосундагы айырмачылыктар боюнча талкууну кеңейте алам.
