د باد توربین جنراتورونه د بریښنا تولید لپاره څنګه کار کوي
د باد توربینونه د نوي کیدونکي انرژۍ یوه ګړندۍ وده کونکې ټیکنالوژي ده، چې د باد متحرک انرژي د فوسیل سونګ موادو سوځولو اړتیا پرته په بریښنایی انرژي بدلولو توان لري. د ښکلي څرخیدونکي تیغونو تر شا د میخانیکي او بریښنایی سیسټمونو لړۍ شتون لري چې په سمه توګه یوځای کار کوي. د دې پروسې په زړه کې د باد توربین جنراتور دی، هغه برخه چې د گردش (میخانیکي) انرژي په بریښنایی انرژي بدلولو مسؤلیت لري. دا مقاله بحث کوي چې د باد توربین جنراتور څنګه کار کوي، د هغې اړینې برخې، او د باد څخه تر ګریډ پورې د بریښنا تولید مرحلې.
۱. له باد څخه تر گردش پورې: د توربینونو اساسي کارونه
باد د حرکي انرژۍ په بڼه انرژي لیږدوي. کله چې باد د تیغونو څخه تیریږي، د تیغونو د ایروفویل شکل پورته کول او کشول رامینځته کوي. د ځواکونو دا ترکیب تورک تولیدوي، کوم چې روټر څرخوي. د انرژۍ هغه مقدار چې نیول کیدی شي د باد سرعت، د روټر سویپ ساحه (تیغ قطر)، او ایروډینامیک موثریت لخوا اغیزمن کیږي.
خو، د باد ټوله انرژي نه شي نیول کېدای. د بیټز حد په نوم یو نظري حد شتون لري، چې وايي چې د باد اعظمي انرژي چې د توربین لخوا په میخانیکي انرژي بدلیدلی شي نږدې 59,3٪ ده. کله چې میخانیکي انرژي ونیول شي، جنراتور یې په بریښنا بدلوي.
۲. د باد توربین کې د تولید سیسټم اصلي برخې
مخکې له دې چې جنراتورونو ته ننوځي، دا مهمه ده چې د انرژۍ "بدلون سلسله" کې شامل اجزاو پوه شئ:
۱. روټر او هب: چیرته چې تیغونه تړل شوي وي او هغه برخې دي چې د باد له امله څرخیږي.
۲. شافټ: د روټر گردش بل سیسټم ته لیږدوي.
۳. ګیربکس (اختیاري): د ځینو جنراتورونو لپاره د ټیټ سرعت شافټ گردش سرعت لوړ سرعت ته لوړوي.
۴. جنراتور: میخانیکي انرژي په بریښنا بدلوي.
۵. د بریښنا الکترونیکي سیسټم: د بریښنا ولتاژ او فریکونسي ثبات کوي ترڅو د شبکې سره مطابقت ولري.
۶. ټرانسفارمر: ولټاژ زیاتوي ترڅو دا په اغیزمنه توګه د کیبلونو له لارې وویشل شي.
۷. د کنټرول سیسټم (کنټرولر): د تیغ زاویه (پیچ)، د توربین لوري (یاو)، او د باد ډیر قوي کیدو په وخت کې محافظت تنظیموي.
د دې مقالې تمرکز په جنراتورونو دی، مګر په عمل کې جنراتورونه یوازې کار نه کوي؛ دوی په کنټرولونو او بریښنایی الیکترونیکونو تکیه کوي ترڅو ډاډ ترلاسه کړي چې هغه بریښنا چې دوی تولیدوي د مناسب کیفیت څخه ده.
۳. د جنراتور اساسي اصل: الکترومقناطیسي انډکشن
د باد توربین جنراتورونه د فاراډې د بریښنایی مقناطیسي تحرک قانون پراساس کار کوي. اصل ساده دی:
– که چیرې کنډکټر (د کیبل کویل) په بدلیدونکي مقناطیسي ساحه کې وي، نو بریښنایی ولتاژ به رامینځته شي.
- په مقناطیسي ساحه کې بدلونونه د کویل په وړاندې د مقناطیس په ګرځولو یا په مقناطیسي ساحه کې د کویل په ګرځولو سره رامینځته کیدی شي.
د جنراتور دننه دوه اصلي برخې شتون لري:
– روټر: څرخیدونکی برخه (کیدای شي دایمي مقناطیس یا برقی مقناطیس وي).
– سټیټر: هغه سټیشنري برخه چې کویلونه لري چیرې چې ولټاژ هڅول کیږي.
لکه څنګه چې روټر څرخیږي، د هغې مقناطیسي ساحه د سټیټر کویلونه "پرې کوي"، چې د بدلیدونکي جریان (AC) تولیدوي. د جنراتور د څرخیدو سرعت او ډیزاین د ولټاژ، فریکونسۍ، او بریښنا تولید ټاکي.
۴. د باد توربینونو کې د جنراتورونو ډولونه
د جنراتورونو څو ډولونه په عام استعمال کې شتون لري، چې هر یو یې مختلف ځانګړتیاوې او د کنټرول سیسټم اړتیاوې لري.
الف. د انډکشن جنراتور (غیر متوازي جنراتور)
د انډکشن جنراتورونه په پراخه کچه د باد په لومړیو توربینونو او ځینو عصري غوښتنلیکونو کې کارول کیږي. د دوی ګټې پدې کې شاملې دي:
- په نسبي ډول ساده او قوي جوړښت
- ساتنه اسانه وي
- د ځینو شبکې سره وصل سیسټمونو لپاره مناسب
په هرصورت، د انډکشن جنراتورونه ډیری وختونه د مقناطیسي ساحې د تولید لپاره د شبکې یا کپیسیټر څخه عکس العمل بریښنا ته اړتیا لري. سربیره پردې، د سرعت کنټرول د بریښنایی بریښنایی ملاتړ پرته ډیر محدود کیدی شي.
ب. هممهاله جنراتور (هممهاله جنراتور)
همغږي جنراتورونه په هغه فریکونسۍ کې بریښنا تولیدوي چې مستقیم د روټر د گردش سرعت سره تړاو لري. دوه عام ډولونه شتون لري:
- د برقی مقناطیس سره همغږي: روټر د جوش جریان له لارې مقناطیسي ساحه رامینځته کوي.
- دایمي مقناطیس همغږي جنراتور (PMSG): روټر دایمي مقناطیس کاروي.
PMSGs په عصري توربینونو کې د دوی د لوړ موثریت او د اړتیا وړ روټر اکسیټیشن جریان نشتوالي له امله مشهور دي. د PMSGs سره توربینونه ډیری وختونه د بشپړ پیمانه کنورټرونو سره یوځای کیږي ترڅو دوی ته اجازه ورکړي چې د باد سرعت په پراخه لړۍ کې کار وکړي.
ج. DFIG (ډبلي فیډ انډکشن جنراتور)
DFIG د ډیرو کلونو راهیسې په لویو پیمانه بادي توربینونو کې ډیر عام دی. ځانګړتیاوې یې دا دي:
- روټر د جزوي پیمانه کنورټر سره وصل دی
- د بشپړ کنورټر په پرتله د ټیټ کنورټر لګښتونو سره د متغیر سرعت عملیاتو ته اجازه ورکوي.
- شبکې ته د بریښنا کیفیت ښه اداره کیدی شي
DFIG د موثریت، لګښت او عملیاتي انعطاف ترمنځ یو زړه راښکونکی جوړجاړی وړاندې کوي، که څه هم سیسټم ډیر پیچلی دی او د سلیپ حلقو په څیر برخې لري چې ساتنې ته اړتیا لري.
۵. ګیربکس د مستقیم ډرایو په مقابل کې: جنراتور ته میخانیکي لاره
د باد توربینونه د ګیربکسونو په کارولو سره توپیر کیدی شي:
توربین د ګیربکس سره
د توربین روټرونه معمولا نسبتا ورو ګرځي (د مثال په توګه، د لویو توربینونو لپاره 10-20 rpm). ډیری جنراتورونه په لوړ rpm کې ډیر اغیزمن کار کوي. ګیربکس د جنراتور اړتیاو سره سم rpm زیاتوي. د دې سیسټم ګټه دا ده چې جنراتور کولی شي د ورته بریښنا تولید لپاره کوچنی وي، مګر ګیربکس اضافه کوي:
- میخانیکي زیان
- شور
- د ډیر ځله ساتنې امکان
مستقیم چلونکی توربین (پرته له ګیربکس)
د مستقیم ډرایو سیسټم روټر مستقیم د لوی قطر جنراتور سره وصل کوي چې د ټیټ rpm لپاره ډیزاین شوی. ګټې یې:
- لږ حرکت کوونکي برخې
- د ساتنې کم ظرفیت
- غوره میخانیکي موثریت
په هرصورت، د مستقیم ډرایو جنراتورونه لوی او درانه وي، او معمولا د بشپړ بریښنا کنورټر ته اړتیا لري.
۶. د "خام" برېښنا څخه تر کارولو ته چمتو برېښنا پورې: د برېښنايي برېښنايي توکو رول
هغه برېښنا چې د جنراتور لخوا تولید کیږي تل سمدلاسه د گرډ معیارونو سره سمون نه خوري، کوم چې مستحکم ولتاژ او فریکونسۍ ته اړتیا لري (د مثال په توګه، په اندونیزیا کې 50 هرټز). ځکه چې د باد سرعت بدلون مومي، د توربین گردش هم بدلیږي، کوم چې کولی شي د جنراتور د بریښنا فریکونسۍ هم بدله کړي.
دا هغه ځای دی چې د بریښنا الکترونیکونه راځي. د کنورټر سیسټم (ریکټیفیر-انورټر) کولی شي:
- AC له جنراتور څخه DC (ریکټیفیر) ته بدلوي
- په DC-لینک کې د DC ولټاژ ثبات کوي
- د کنټرول شوي فریکونسۍ او ولټاژ (انورټر) سره بیرته AC ته بدلوي.
- د بریښنا فاکتور تنظیموي او د شبکې ثبات ملاتړ کوي
د بریښنایی الیکترونیکونو سره، توربین کولی شي په متغیر سرعت سره کار وکړي، پدې توګه د باد انرژي په ډیر غوره توګه نیسي او کله چې د باد ناڅاپي بدلونونه رامینځته شي میخانیکي بارونه کموي.
۷. د توربین کنټرول: د موثریت او خوندیتوب ساتل
د باد توربین جنراتورونه په غوره توګه کار کوي کله چې توربین په سم شرایطو کې کار کوي. مهم کنټرولونه پدې کې شامل دي:
- د باد کنټرول: نیسیل داسې ګرځوي چې روټر د باد لوري ته مخامخ شي.
– د پچ کنټرول: د تورک او بریښنا تنظیمولو لپاره د تیغ زاویه بدلول. کله چې باد ډیر قوي وي، نو پچ کولی شي یو څه انرژي "ضایع" کړي ترڅو د توربین د ډیر باریدو مخه ونیسي.
- د بریک سیسټم: د بیړني یا ساتنې شرایطو لپاره ایروډینامیک بریکونه (پیچ) او/یا میخانیکي بریکونه.
- بریښنایی محافظت: غیر معمولي جریان/ولتاژ، لنډ سرکټونه، یا د شبکې ګډوډي کشف کوي.
که چیرې د باد سرعت ډیر ټیټ وي (د قطع کولو سرعت څخه ښکته)، توربین به بریښنا تولید نکړي. که چیرې دا ډیر لوړ وي (د قطع کولو سرعت څخه پورته)، توربین به معمولا د خوندیتوب دلایلو لپاره ودریږي.
۸. د باد توربینونو څخه د بریښنا تولید لنډ جریان
په لنډه توګه، پروسه په لاندې ډول تشریح کیدی شي:
۱. باد د تیغ څخه تیریږي → روټر څرخیږي
۲. گردش د شافټ له لارې لیږدول کیږي (او که چیرې وي نو ګیربکس)
۳. د جنراتور روټر د سټیټر په مقابل کې ګرځي → د AC ولټاژ تولید کیږي
۴. د بریښنا الکترونیکونه د بریښنا د ثبات او د شبکې معیارونو سره سم شرایط برابروي.
۵. ټرانسفارمر ولټاژ زیاتوي
۶. په ځینو مواردو کې بریښنا شبکې یا د ذخیره کولو سیسټمونو (د مثال په توګه بیټرۍ) ته ورکول کیږي.
پایله
د باد توربین جنراتور د بریښنا تولید سیسټم زړه دی، چې د بریښنایی مقناطیسي انډکشن له لارې میخانیکي حرکت په بریښنایی انرژي بدلوي. په هرصورت، د باد بریښنا بریالی تولید نه یوازې په جنراتور پورې اړه لري بلکه د اجزاو په ټول ایکوسیستم پورې اړه لري: یو اغیزمن روټر، میخانیکي لیږد (ګیر بکس یا مستقیم ډرایو)، د یاو او پیچ کنټرول سیسټمونه، او د بریښنا الکترونیکونه چې ډاډ ترلاسه کوي چې د بریښنا کیفیت د گرډ اړتیاوې پوره کوي. د مناسب ډیزاین سره، د باد توربینونه کولی شي پاک، دوامداره بریښنا تولید کړي او د راتلونکي انرژۍ حل په توګه په زیاتیدونکي توګه سیالي کوي.
که تاسو وغواړئ، زه کولی شم د کاري جریان انځور (یو ساده ډیاګرام) اضافه کړم، یا د DFIG، PMSG، ګیربکس، او مستقیم ډرایو ترمنځ د موثریت او لګښت پرتله کولو په اړه په ډیر تفصیل سره بحث وکړم.
