Ahoana ny fiasan'ny milina mpamokatra herinaratra avy amin'ny rivotra amin'ny famokarana herinaratra
Teknolojia angovo azo havaozina mivoatra haingana ny turbine rivotra, izay afaka manova ny angovo kinetika avy amin'ny rivotra ho angovo elektrika tsy mila mandoro solika fôsily. Ao ambadiky ny lelany mihodina tsara dia misy andiana rafitra mekanika sy elektrika izay miara-miasa tsara. Ao am-pon'ity dingana ity dia ny mpamokatra turbine rivotra, ny singa tompon'andraikitra amin'ny fanovana ny angovo mihodina (mekanika) ho angovo elektrika. Ity lahatsoratra ity dia miresaka momba ny fomba fiasan'ny mpamokatra turbine rivotra, ny singa fototra ao aminy, ary ny dingana famokarana herinaratra manomboka amin'ny rivotra ka hatramin'ny fizarana amin'ny tambajotra.
1. Avy amin'ny rivotra mankany amin'ny fihodinana: ny fiasan'ny turbine fototra
Mitondra angovo amin'ny endrika angovo kinetika ny rivotra. Rehefa mandalo eo ambonin'ny lelany ny rivotra, ny endriky ny lelany dia miteraka fiakarana sy fisintonana. Io fitambaran'ny hery io dia miteraka torque, izay mampihodina ny rotor. Ny habetsaky ny angovo azo raisina dia voataonan'ny hafainganam-pandehan'ny rivotra, ny velaran'ny rotor (diameter'ny lelany), ary ny fahombiazan'ny aerodynamic.
Na izany aza, tsy ny angovon'ny rivotra rehetra no azo alaina. Misy fetra ara-teoria antsoina hoe Betz Limit, izay milaza fa ny angovon'ny rivotra ambony indrindra azon'ny turbine ovaina ho angovo mekanika dia eo amin'ny 59,3%. Raha vao azo ny angovo mekanika dia avadihin'ny gropy ho herinaratra izany.
2. Ireo singa fototra amin'ny rafitra famokarana herinaratra ao amin'ny turbine rivotra
Alohan'ny hidirana amin'ny resaka gropy dia zava-dehibe ny mahatakatra ireo singa tafiditra ao amin'ny "rojo fiovam-po" angovo:
1. Rotor sy ivon-toerana: izay ifandraisan'ny lelany ary ireo no faritra mihodina noho ny rivotra.
2. Tahony: mampita ny fihodinan'ny rotor mankany amin'ny rafitra manaraka.
3. Boaty fifindran'ny herinaratra (tsy voatery): mampitombo ny hafainganam-pandehan'ny fihodinan'ny tahony miadana ho amin'ny hafainganam-pandeha ambony kokoa ho an'ny gropy sasany.
4. Mpamokatra herinaratra: mamadika ny angovo mekanika ho herinaratra.
5. Rafitra elektronika herinaratra: manamafy orina ny voltase sy ny hatetiky ny herinaratra mba hifanaraka amin'ny tambajotra.
6. Transformer: mampitombo ny voltase mba hahafahana mizara azy amin'ny fomba mahomby amin'ny alalan'ny tariby.
7. Rafitra fanaraha-maso (controller): mandrindra ny zoro (pitch), ny lalana izoran'ny turbine (yaw), ary ny fiarovana rehefa mahery loatra ny rivotra.
Ny fifantohan'ity lahatsoratra ity dia ny gropy mpamokatra herinaratra, saingy amin'ny fampiharana dia tsy miasa irery ny gropy mpamokatra herinaratra; miantehitra amin'ny fanaraha-maso sy ny elektronika herinaratra izy ireo mba hahazoana antoka fa manana ny kalitao sahaza ny herinaratra vokariny.
3. Fitsipika fototry ny mpamokatra herinaratra: induction elektromagnetika
Miasa mifototra amin'ny Lalàn'i Faraday momba ny Induction Elektromagnetika ny milina mpamokatra herinaratra avy amin'ny rivotra. Tsotra ny fitsipika:
– Raha ao anatin'ny saha magnetika miovaova ny mpitarika (tariby), dia hisy voltase elektrika hipoitra.
– Azo atao amin'ny alalan'ny fihodinana ny andriamby manohitra ny bobine, na amin'ny fihodinana ny bobine ao anatin'ny saha andriamby, no ahafahana manova ny saha andriamby.
Ao anatin'ny gropy dia misy singa roa lehibe:
– Rotor: ny ampahany mihodina (mety ho andriamby maharitra na andriamby elektrika).
- Stator: ny faritra tsy mihetsika izay misy coil izay idiran'ny voltazy.
Rehefa mihodina ny rotor, dia "manapaka" ny coil stator ny saha magnetika ao aminy, ka mamokatra courant alternating (AC). Ny hafainganam-pandehan'ny fihodinana sy ny famolavolana ny gropy no mamaritra ny voltase, ny matetika ary ny herinaratra mivoaka.
4. Karazana mpamokatra herinaratra ao amin'ny turbine rivotra
Misy karazana gropy maromaro ampiasaina matetika, izay samy manana ny toetrany sy ny fepetra takian'ny rafitra fanaraha-maso samihafa.
a. Mpamorona induction (mpamorona asynchronous)
Ampiasaina betsaka amin'ny milina mpamokatra herinaratra avy amin'ny rivotra tany am-boalohany sy amin'ny fampiharana maoderina sasany ny milina mpamokatra herinaratra induction. Ireto ny tombony azo avy amin'izy ireo:
- Fanorenana tsotra sy matanjaka
- Mora kokoa ny fikojakojana
- Azo ampiasaina amin'ny rafitra mifandray amin'ny tambajotra sasany
Na izany aza, matetika ny mpamokatra induction dia mitaky hery mihetsika avy amin'ny tambajotra na kapasitera mba hamokarana ny saha magnetika. Ankoatra izany, ny fanaraha-maso ny hafainganam-pandeha dia mety ho voafetra kokoa raha tsy misy fanohanana elektronika herinaratra.
b. Mpamorona mifandimby (mpamorona mifandimby)
Mamokatra herinaratra amin'ny matetika mifandraika mivantana amin'ny hafainganam-pandehan'ny fihodinan'ny rotor ny gropy mpamokatra herinaratra mifandimby. Misy karazany roa mahazatra:
– Mifanaraka amin'ny elektromagnetika: ny rotor dia mamorona saha magnetika amin'ny alàlan'ny courant excitation.
– Mpamorona andriamby maharitra mifanindry (PMSG): mampiasa andriamby maharitra ny rotor.
Malaza amin'ny turbine maoderina ny PMSG noho ny fahombiazany avo lenta sy ny tsy fahampian'ny courant excitation rotor ilaina. Matetika ny turbine misy PMSG dia ampiarahina amin'ny converter feno mba ahafahan'izy ireo miasa amin'ny hafainganam-pandehan'ny rivotra isan-karazany.
c. DFIG (Mpamokatra Induction Famahana Roa)
Efa an-taonany maro no tena nahitana ny DFIG tamin'ireo milina mpamokatra herinaratra avy amin'ny rivotra amin'ny ambaratonga lehibe. Ireto avy ireo toetra mampiavaka azy:
– Mifandray amin'ny mpanova ampahany amin'ny ambaratonga ny rotor
– Mamela ny fiasan'ny hafainganam-pandeha miovaova miaraka amin'ny vidin'ny mpanova ambany kokoa noho ny mpanova feno.
- Azo tantanana tsara kokoa ny kalitaon'ny herinaratra ao amin'ny tambajotra
Manolotra marimaritra iraisana tsara eo amin'ny fahombiazana, ny vidiny ary ny fahaiza-miasa ny DFIG, na dia sarotra kokoa aza ny rafitra ary misy singa toy ny "slip rings" izay mitaky fikojakojana.
5. Boaty fifindrana vs. fiara mivantana: ny lalana mekanika mankany amin'ny gropy
Azo avahana amin'ny alalan'ny fampiasana "gearboxes" ny "turbine à vent":
Turbine misy boaty gear
Matetika mihodina miadana kokoa ny rotor-n'ny turbine (ohatra, 10–20 rpm ho an'ny turbine lehibe). Maro amin'ireo gropy no miasa tsara kokoa amin'ny rpm ambony kokoa. Mampitombo ny rpm ny boaty fifindran'ny herinaratra mba hifanaraka amin'ny filan'ny gropy. Ny tombony amin'ity rafitra ity dia mety ho kely kokoa ny gropy amin'ny herinaratra mitovy, saingy manampy ny boaty fifindran'ny herinaratra:
- Fahaverezan'ny mekanika
– Tabataba
- Fahafahana mikarakara matetika kokoa
Turbine mivantana (tsy misy boaty fifindrana)
Mampifandray mivantana ny rotor amin'ny gropy lehibe natao ho an'ny rpm ambany ny rafitra direct-drive. Ireto ny tombony azo avy amin'izany:
- Vitsy kokoa ny singa mihetsika
- Fahaizana mikojakoja ambany kokoa
- Fahombiazana mekanika tsara kokoa
Na izany aza, ireo gropy mpamokatra herinaratra mivantana dia mazàna lehibe kokoa sy mavesatra kokoa, ary mazàna mitaky mpanova herinaratra feno.
6. Avy amin'ny herinaratra "manta" mankany amin'ny herinaratra vonona hampiasaina: ny anjara asan'ny elektronika herinaratra
Ny herinaratra vokarin'ny gropy dia tsy mifanaraka mivantana amin'ny fenitry ny tambajotra, izay mitaky voltase sy matetika tsy miovaova (ohatra, 50 Hz any Indonezia). Satria miovaova ny hafainganam-pandehan'ny rivotra, miova ihany koa ny fihodinan'ny turbine, izay mety hanova ihany koa ny matetika isehoan'ny herinaratra ampiasain'ny gropy.
Eto no idiran'ny elektronika herinaratra. Ny rafitra mpanova (rectifier-inverter) dia afaka:
- Mamadika ny herinaratra AC avy amin'ny gropy ho DC (rectifier)
– Mampatanjaka ny voltazy DC amin'ny DC-link
– Mamadika ho AC indray miaraka amin'ny fatran'ny herinaratra sy ny voltazy voafehy (inverter)
– Mandrindra ny hery ary manohana ny fahamarinan'ny tambajotra
Miaraka amin'ny elektronika herinaratra, ny turbine dia afaka miasa amin'ny hafainganam-pandeha miovaova, ka maka ny angovon'ny rivotra amin'ny fomba tsara indrindra ary mampihena ny enta-mavesatra mekanika rehefa misy fiovan'ny rivotra tampoka.
7. Fanaraha-maso ny turbine: fitazonana ny fahombiazana sy ny fiarovana
Miasa tsara ireo milina mpamokatra herinaratra avy amin'ny rivotra rehefa miasa amin'ny toe-javatra mety izy. Ireto misy fanaraha-maso manan-danja:
– Fanaraha-maso ny fihovitrovitra: mihodina ny nacelle mba hitodihan'ny rotor amin'ny lalana alehan'ny rivotra.
– Fanaraha-maso ny fiolahana: fanovana ny zoron'ny lelany mba handrindrana ny hery sy ny tanjaka. Rehefa mahery loatra ny rivotra, dia mety "handany" angovo ny fiolahana mba hisorohana ny fihoaram-pefy ataon'ny turbine.
– Rafitra frein: frein aerodynamic (pitch) sy/na frein mekanika ho an'ny vonjy taitra na fepetra fikojakojana.
– Fiarovana amin'ny herinaratra: mamantatra ny fikorianan-jiro/voltazy tsy ara-dalàna, ny fifandraisana fohy, na ny fikorontanan'ny tambajotra.
Raha ambany loatra ny hafainganam-pandehan'ny rivotra (ambanin'ny hafainganam-pandeha tapaka), dia tsy hamokatra herinaratra ny turbine. Raha avo loatra kosa izany (ambonin'ny hafainganam-pandeha tapaka), dia mazàna mijanona ny turbine noho ny antony fiarovana.
8. Fikorianan'ny famokarana herinaratra avy amin'ny turbine rivotra mandritra ny fotoana fohy
Raha fintinina, azo faritana toy izao manaraka izao ny dingana:
1. Mikoriana mandalo ny lelany ny rivotra → mihodina ny rotor
2. Ny fihodinana dia alefa amin'ny alalan'ny "shaft" (sy ny "boîte de vitesse" raha misy)
3. Mihodina manohitra ny stator ny rotor-n'ny gropy → Miteraka voltazy AC
4. Ny elektronika herinaratra dia mandrindra ny herinaratra ho marin-toerana sy mifanaraka amin'ny fenitry ny tambajotra.
5. Mampitombo ny voltazy ny "transformer"
6. Mamatsy herinaratra ny tambajotra na ny rafitra fitahirizana (ohatra ny bateria) amin'ny fampiharana sasany.
Famaranana
Ny mpamokatra herinaratra avy amin'ny rivotra no foiben'ny rafitra famokarana herinaratra, izay mamadika ny fihetsehana mekanika ho angovo elektrika amin'ny alàlan'ny induction elektromagnetika. Na izany aza, ny fahombiazan'ny famokarana herinaratra avy amin'ny rivotra dia tsy miankina amin'ny mpamokatra herinaratra ihany fa miankina amin'ny tontolo iainana iray manontolo misy singa: rotor mahomby, fifindrana mekanika (gearbox na drive direct), rafitra fanaraha-maso ny yaw sy pitch, ary elektronika herinaratra izay miantoka ny kalitaon'ny herinaratra mahafeno ny fepetra takian'ny tambajotra. Raha vita tsara ny famolavolana, ny milina mpamokatra herinaratra avy amin'ny rivotra dia afaka mamokatra herinaratra madio sy maharitra ary mifaninana hatrany amin'ny maha vahaolana angovo amin'ny ho avy.
Raha tianao, afaka manampy sary maneho ny fizotran'ny asa aho (kisarisary tsotra), na miresaka momba ny fampitahana ny fahombiazana sy ny vidiny eo amin'ny DFIG, PMSG, boaty fifindran'ny herinaratra, ary ny fiara mivantana.
