د باد توربین جنراتورونه څنګه بریښنا تولیدوي
د باد توربینونه په وروستیو لسیزو کې د نوي کیدونکي انرژۍ ترټولو ګړندۍ وده کونکي ټیکنالوژیو څخه دي. په ډیری هیوادونو کې، د باد توربینونو قطارونه د ساحلونو، غونډیو او حتی ساحل په اوږدو کې لیدل کیدی شي، چې د بریښنا تولید لپاره باد کاروي. مګر د باد توربین څنګه په سمه توګه د باد "نه لیدل کیدونکی" انرژي په بریښنا بدلوي چې کولی شي څراغونه روښانه کړي، ماشینونه چل کړي، یا بریښنایی وسایل چارج کړي؟ کلیدي د انرژۍ د تبادلې په پروسه کې ده چې د توربین سیسټم دننه واقع کیږي، په ځانګړې توګه جنراتور. دا مقاله بحث کوي چې څنګه د باد توربین جنراتور بریښنا تولیدوي، د باد له وهلو څخه تر هغه چې بریښنا ګریډ ته لیږل کیږي.
۱. د باد انرژۍ څخه تر میخانیکي انرژۍ پورې: د پروپیلر رول
د جنراتور له چلولو دمخه، د باد توربین لومړی د باد څخه حرکي انرژي اخلي. دا د باد انرژي د الوتکې د وزرونو په څیر ډیزاین شوي تیغونو سره ټکر کوي. د تیغونو ایروډینامیک شکل هغه وخت لفټ رامینځته کوي کله چې باد د دوی سطحو څخه تیریږي. دا لفټ د روټر د څرخیدو لامل کیږي.
د روټر د څرخېدو سرعت تل ثابت نه وي، ځکه چې دا د باد سرعت څخه خورا اغیزمن کیږي. عصري توربینونه عموما د پیچ کنټرول سیسټم سره سمبال دي چې کولی شي د تیغ زاویه بدل کړي ترڅو د انرژۍ نیول غوره کړي او په تیزو بادونو کې د زیان مخه ونیسي.
دا روټر گردش بیا لومړنۍ میخانیکي انرژي کیږي. دا انرژي د شافټ له لارې د توربین مرکزي برخې ته لیږدول کیږي، چې د ناسیل په نوم یادیږي، چیرې چې ډیری مهمې برخې موقعیت لري - پشمول د ګیربکس (په ځینو ماډلونو کې)، بریکونه، کنټرول سیسټم، او جنراتور.
۲. شافټ او ګیربکس: د جنراتور لپاره د سرعت تنظیم کول
د نیسیل دننه اصلي شافټ دی، کوم چې د روټر سره وصل دی. دا شافټ ډیر مقدار تورک لیږدوي مګر معمولا نسبتا ورو څرخیږي. په عین حال کې، د بریښنا ډیری ډولونه د بریښنا په اغیزمنه توګه تولیدولو لپاره ګړندي گردش سرعت ته اړتیا لري.
دا هغه ځای دی چې ګیربکس په دودیزو بادي توربین سیسټمونو کې رول لوبوي. ګیربکس د اصلي شافټ گردش سرعت په لوړ سرعت شافټ کې لوړ سرعت ته لوړوي، چې دا د جنراتورونو لپاره مناسب کوي. د مثال په توګه، یو روټر ممکن یوازې په 10-20 rpm کې وګرځي، بیا د ډیزاین پورې اړه لري، جنراتور ته د ننوتلو دمخه سلګونو یا حتی زرګونو rpm ته لوړ شي.
خو ټول توربینونه ګیربکسونه نه کاروي. د مستقیم چلولو توربینونه هم شتون لري، یو سیسټم چې پکې روټر په مستقیم ډول د لوی قطر جنراتور سره وصل دی چې په ټیټ سرعت کې د څرخیدو لپاره ډیزاین شوی. د مستقیم چلولو توربینونه معمولا لږ حرکت کونکي برخې لري، چې ساتنه یې اسانه کوي، که څه هم د جنراتور جوړښت لوی دی او لومړنی لګښت یې لوړ کیدی شي.
۳. د جنراتور اساسي اصل: برقي مقناطیسي انډکشن
د باد توربینونو کې د بریښنا تولید پروسې په زړه کې الکترومقناطیسي انډکشن دی، یو فزیکي اصل چې مایکل فاراډي تشریح کړی دی. په ساده ډول، کله چې یو کنډکټر (د مثال په توګه، د تار کویل) د بدلیدونکي مقناطیسي ساحې تجربه کوي، په کنډکټر کې بریښنایی جریان رامینځته کیږي.
جنراتورونه د دې اصل څخه د سټیټر (سټیشنري برخې) په پرتله د روټر (ګردونکې برخه) په نوم یوې برخې په حرکت کولو سره کار اخلي. روټر معمولا دایمي مقناطیس یا برقی مقناطیس لري، پداسې حال کې چې سټیټر د مسو تار کویلونه لري. لکه څنګه چې روټر څرخیږي، بدلیدونکی مقناطیسي ساحه په سټیټر کې کویلونه "پرې کوي"، چې بریښنایی ولتاژ تولیدوي. دا ولتاژ بیا د بریښنایی جریان په توګه لیږدول کیدی شي.
هغه برېښنا چې د باد توربین جنراتور لخوا تولیدیږي عموما د متناوب جریان (AC) دی. د هغې فریکونسي او ولتاژ د جنراتور د گردش سرعت، د باد ډیزاین، او د مقناطیسي قطبونو شمیر پورې اړه لري.
۴. د باد توربینونو کې د جنراتورونو ډولونه
په عصري بادي توربینونو کې ډیری ډوله جنراتورونه کارول کیږي. د ډول انتخاب د کنټرول اړتیاو، موثریت، لګښت او د بریښنا شبکې سره مطابقت پورې اړه لري.
۱. د انډکشن جنراتور (غیر متمرکز جنراتور)
د انډکشن جنراتورونه د دوی د قوي جوړښت او نسبي اقتصاد له امله په پراخه کچه کارول کیږي. دا ډول د مقناطیسي ساحې او روټر (سلیپ) ترمنځ د کوچني سرعت توپیر سره کار کوي. د باد توربین غوښتنلیکونو کې، د انډکشن جنراتورونه پخوا اکثرا په ثابت سرعت توربینونو کې کارول کیدل. نیمګړتیا دا ده چې د دوی کنټرول لږ انعطاف منونکی دی او د غبرګون بریښنا جبران ته اړتیا لیدل کیدی شي.
۲. هممهاله جنراتور (هممهاله جنراتور)
همغږي جنراتورونه د AC جریان په هغه فریکونسۍ کې تولیدوي چې د روټر سرعت او د مقناطیسي قطبونو شمیر سره متناسب وي. دا ډول جنراتور اکثرا په مستقیم ډرایو توربینونو یا د بشپړ کنورټر سیسټمونو سره توربینونو کې کارول کیږي، ځکه چې دا د بریښنا کیفیت او عملیاتي سرعت باندې ډیر کنټرول وړاندې کوي.
۳. DFIG (ډبلي فیډ انډکشن جنراتور)
دا د لوی پیمانه باد توربینونو لپاره خورا مشهوره ټیکنالوژي ده. DFIG توربین ته اجازه ورکوي چې په روټر کې د جزوي بریښنا کنورټر په کارولو سره د متغیر باد سرعت سره کار وکړي. ګټې یې ښه موثریت او د بشپړ کنورټر لپاره کم اړتیا شامله ده، چې پایله یې د ځینو نورو سیسټمونو په پرتله ټیټ لګښتونه دي.
۵. له جنراتور څخه تر گرډ پورې: د کنورټرونو او ټرانسفارمرونو رول
د جنراتورونو څخه بریښنا تل د شبکې ته د مستقیم ویش لپاره مناسبه نه وي. شبکې یو ثابت ولتاژ او فریکونسۍ ته اړتیا لري (د مثال په توګه، په اندونیزیا کې 50 Hz)، پداسې حال کې چې د توربین سرعت د باد سره بدلون مومي. له همدې امله، عصري توربینونه ډیری وختونه د بریښنا بریښنایی سیسټمونو څخه کار اخلي.
- کنورټر (د بریښنا الکترونیک کنورټر) د فریکونسۍ د ثبات او د تولید ولټاژ تنظیم کولو لپاره کار کوي. په متغیر سرعت سیسټم کې، د جنراتور څخه AC بریښنا DC ته بدلیدلی شي، بیا بیرته AC ته په هغه فریکونسۍ کې بدلیدلی شي چې د گرډ لپاره مناسب وي. دا پروسه توربین ته اجازه ورکوي چې د باد په مختلفو شرایطو کې په غوره توګه انرژي ونیسي.
- ټرانسفارمرونه د بریښنا ولتاژ د اغیزمن لیږد لپاره زیاتوي. دا ځکه چې ولتاژ لوړ وي، د ورته بریښنا لپاره جریان ټیټ وي، پدې توګه په کیبلونو کې د تودوخې ضایع کموي (I²R ضایع). وروسته له دې چې لوړ شي، بریښنا د کیبلونو له لارې سب سټیشن ته او بیا د توزیع یا لیږد شبکې ته لیږل کیږي.
۶. د کنټرول او امنیت سیسټمونه: د موثریت او انعطاف ساتل
د باد توربین یوازې د پروپیلر او جنراتور څخه ډیر څه دي. دا یو پیچلی کنټرول سیسټم لري چې په دوامداره توګه د باد سرعت، سمت، د اجزاو تودوخه، وایبریشن، او حتی د بریښنا کیفیت څارنه کوي.
- د یاو سیسټم ناسیل ګرځوي ترڅو تل د باد لوري ته مخ شي ترڅو د نیولو ځواک اعظمي کړي.
- د پیچ سیسټم د تیغ زاویه بدلوي ترڅو گردش تنظیم کړي، موثریت زیات کړي، او د سختو بادونو په جریان کې د توربین ساتنه وکړي.
- د بریک سیسټم په بیړني یا ساتنې حالتونو کې کارول کیږي.
- سینسرونه او SCADA آپریټرانو سره مرسته کوي چې له لرې څخه د توربین شرایط وڅاري او ساتنه مهالویش کړي.
دا ټول سیسټمونه ډاډ ورکوي چې جنراتور په خوندي شرایطو کې کار کوي، د زیان خطر کموي، او د بریښنا رسولو ثبات ساتي.
۷. په لنډه توګه: د باد توربینونو کې د انرژۍ د تبادلې جریان
د دې لپاره چې پوهیدل اسانه شي، دلته د انرژۍ بدلونونو یو ساده جریان دی:
۱. باد حرکي انرژي لیږدوي.
۲. پروپیلر یې په میخانیکي انرژي (روټر گردش) بدلوي.
۳. شافټ او (که شتون ولري) ګیربکس د گردش سرعت تنظیموي.
۴. جنراتور د الکترومقناطیسي انډکشن له لارې میخانیکي انرژي په بریښنایی انرژي (AC) بدلوي.
۵. کنورټرونه او ټرانسفارمرونه د شبکې سره سم ولتاژ او فریکونسي تنظیموي.
۶. برېښنا شبکې ته لیږل کیږي او د مصرف کونکو لخوا کارول کیږي.
تړل
د باد توربین جنراتورونه د الکترومقناطیسي انډکشن د اصل په کارولو سره بریښنا تولیدوي - د مقناطیسي ساحو او کویلونو د تعامل له لارې د روټر میخانیکي گردش بریښنایی جریان ته بدلوي. په هرصورت، دا پروسه په ځان پورې تړلې نه ده. د باثباته او موثر بریښنا تولید کې د باد توربین بریالیتوب په پراخه کچه د پروپیلرونو ایروډینامیک ډیزاین، د لیږد سیسټم (ګیربکس یا مستقیم ډرایو)، د جنراتور ډول، او کنټرول او بریښنا الکترونیکونو پورې اړه لري ترڅو محصول د ګریډ معیارونو سره سمون ولري.
د تلپاتې پرمختللې ټیکنالوژۍ سره، د باد توربینونه ډیر اغیزمن، ډیر باوري، او د پاکې انرژۍ د لیږد یوه مهمه برخه کیدو لپاره ډیر وړ کیږي. د باد له یوې ساده څپې څخه، هغه بریښنا چې عصري ژوند ته ځواک ورکوي زیږیدلی - د دې روښانه مثال چې ساینس او انجینرۍ څنګه د ډیر دوامدار راتلونکي لپاره یوځای کار کوي.
