Auala e Galue ai Generators Turbine Matagi mo le Gaosiga o le Eletise
O ta'avale matagi o se tekinolosi fa'afouina e vave ona suia, e mafai ona liua le malosi fa'agaoioiga o le matagi i le malosi eletise e aunoa ma le mana'omia ona susunuina suau'u fa'asolitulafono. I tua atu o lau e feliuliua'i ma le matagofie o lo'o i ai se fa'asologa o faiga fa'ainisinia ma eletise e galulue fa'atasi ma le sa'o. O le fatu o lenei faiga o le generator o le ta'avale matagi, o le vaega e nafa ma le liua o le malosi fa'ata'amilo (fa'ainisinia) i le malosi eletise. O lenei tusiga o lo'o talanoaina ai le auala e galue ai se generator o le ta'avale matagi, ona vaega taua, ma la'asaga o le gaosiga o le eletise mai le matagi i le tufatufaina atu i le grid.
1. Mai le matagi i le feliuliuaʻi: o galuega faavae o turbines
E feavea'i e le matagi le malosi i le tulaga o le malosiaga fa'agaoioi. A ui atu le matagi i luga o lau, o le foliga aerofoil o lau e mafua ai le si'itia ma le toso. O lenei tu'ufa'atasiga o malosiaga e maua ai le torque, lea e fa'ata'amilo ai le rotor. O le tele o le malosi e mafai ona pu'eina e a'afia i le saoasaoa o le matagi, le lautele o le rotor (lautele o le lau), ma le lelei o le aerodynamic.
Ae ui i lea, e le mafai ona pu'eina uma le malosiaga o le matagi. E iai se tapula'a fa'ateorē e ta'ua o le Betz Limit, lea e ta'u mai ai o le malosiaga maualuga o le matagi e mafai ona liua i le malosiaga fa'amekanika e se turbine e tusa ma le 59,3%. O le taimi lava e pu'eina ai le malosiaga fa'amekanika, e liua e le generator i le eletise.
2. Vaega autū o le faiga fa'atupu eletise i totonu o se turbine matagi
A'o le'i talanoa e uiga i generators, e taua le malamalama i vaega o lo'o a'afia i le "conversion chain" o le malosiaga:
1. Rotor ma le ogatotonu: o le mea e fa'apipi'i ai lau ma o vaega ia e feliuliua'i ona o le matagi.
2. Au: e fa'asalalauina le viliina o le rotor i le isi faiga.
3. Pusa kia (filifiliga): fa'ateleina le saoasaoa o le viliina o le 'au e maualalo le saoasaoa i se saoasaoa maualuga atu mo nisi generators.
4. Generator: liua le malosiaga fa'amekanika i le eletise.
5. Faiga fa'aeletoronika eletise: fa'amautu le voltage ma le televave o le eletise ina ia fetaui ma le feso'ota'iga.
6. Transformer: fa'ateleina le voltage ina ia mafai ona tufatufa lelei atu i uaea.
7. Faiga e pulea ai (controller): fa'atonutonuina le tulimanu o le lau (pitch), le itu e agai i ai le turbine (yaw), ma le puipuiga pe a malosi tele le matagi.
O le taula'iga o lenei tusiga o lo'o fa'atatau i generators, ae i le fa'atinoga e le na'o generators e galulue; latou te fa'alagolago i pulea ma mea fa'aeletoronika eletise e fa'amautinoa ai o le eletise latou te gaosia o lo'o i ai le tulaga lelei talafeagai.
3. Mataupu faavae autū o le generator: electromagnetic induction
E fa'atino galuega a masini fa'aola eletise matagi e fa'avae i luga o le Tulafono a Faraday o le Electromagnetic Induction. E faigofie lava le mataupu fa'avae:
– Afai o loʻo i totonu o se fanua maneta fesuisuiaʻi le uaea eletise (coil), o le a tulaʻi mai se voltage eletise.
– E mafai ona faia suiga i le fanua maneta e ala i le fa'ata'amilomiloina o le maneta fa'asaga i le uaea, po'o le fa'ata'amilomiloina o le uaea i totonu o le fanua maneta.
I totonu o le generator e lua vaega autū:
– Rotor: o le vaega e feliuliua’i (e mafai ona avea ma se maneta tumau po’o se maneta eletise).
– Stator: o le vaega e le minoi e iai ni uaea e fa'aosofia ai le voltage.
A'o feliuliua'i le rotor, e "tipiina" e lona fanua maneta ia uaea stator, ma maua ai le eletise fesuia'i (AC). O le saoasaoa o le feliuliua'i ma le mamanu o le generator e fuafua ai le voltage, frequency, ma le malosiaga e maua mai ai.
4. Ituaiga o generators i totonu o turbines matagi
E tele ituaiga o generators e faʻaaogaina soo, e tofu lava ma uiga eseese ma manaʻoga o le faiga faʻatonutonu.
a. Generator fa'aoso (generator asynchronous)
E faʻaaogaina lautele masini faʻaola eletise i turbine matagi anamua ma nisi o faʻaoga faʻaonaponei. O latou lelei e aofia ai:
– Fausiaina e fai si faigofie ma malosi
– E faigofie atu le tausiga
– Talafeagai mo nisi faiga e fesoʻotaʻi i le fesoʻotaʻiga
Peita'i, e masani ona mana'omia e generators induction le malosiaga tali mai le grid po'o se capacitor e fa'atupu ai le fanua maneta. E le gata i lea, e mafai ona fa'atapula'aina le puleaina o le saoasaoa e aunoa ma le lagolago a le eletise eletise.
b. Generator feso'ota'i (generator feso'ota'i)
E gaosia e generators synchronous le eletise i se televave e fesoʻotaʻi tonu ma le saoasaoa o le viliina o le rotor. E lua ituaiga masani:
– Fa'atasi ma le eletise maneta: e fa'atupuina e le rotor se fanua maneta e ala i le tafe o le eletise.
– Fa'atupuina o le Maneta Tumau (PMSG): e fa'aogaina e le rotor se maneta tumau.
E lauiloa PMSG i turbines fa'aonaponei ona o lo latou lelei tele ma le leai o se tafega fa'aosofia o le rotor e mana'omia. O turbines ma PMSG e masani ona tu'ufa'atasia ma converters atoa e mafai ai ona latou fa'agaoioia i le tele o saoasaoa o le matagi.
c. DFIG (Fa'aola Fa'aluaina o le Fa'aola)
Ua tele tausaga o taatele le DFIG i totonu o turbine matagi tetele. O ona uiga nei:
– Ua feso'ota'i le rotor i se converter fa'a-vaega
– E mafai ai ona fa'agaoioia le saoasaoa fesuisuia'i ma tau maualalo o le converter nai lo se converter atoa.
– E mafai ona pulea lelei le lelei o le eletise i le feso'ota'iga
E ofoina atu e le DFIG se fetuunaiga manaia i le va o le lelei, tau, ma le fetuutuunai o le faagaoioiga, e ui o le faiga e sili atu ona lavelave ma e iai vaega e pei o mama faaseʻe e manaʻomia le tausiga.
5. Pusa kia vs. ta'avale tu'usa'o: le ala fa'amekanika i le generator
E mafai ona iloa le eseesega o turbine matagi e ala i le faʻaaogaina o gearboxes:
Turbine ma le pusa kia
E masani ona feliuliua'i lemu ta'avale o turbine (e pei o le 10–20 rpm mo turbine tetele). E sili atu ona lelei le fa'agaoioiga o le tele o generators i le rpm maualuga. E fa'ateleina e le gearbox le rpm e fetaui ma mana'oga o le generator. O le lelei o lenei faiga e mafai ona la'ititi le generator mo le malosiaga tutusa, ae fa'aopoopo mai e le gearbox:
– Leiloa fa'amekanika
– Pisa
– Avanoa mo le tausiga faifai pea
Turbine fa'a-tu'usa'o (leai se pusa kia)
O le faiga fa'asolo-tu'usa'o e fa'afeso'ota'i sa'o le rotor i se generator tele e mamanuina mo le rpm maualalo. O ona lelei:
– Vaega fe'avea'i e itiiti ifo
– Maualalo le gafatia o le tausiga
– Lelei le fa'aleleia atili o le fa'aaogaina o masini
Peita'i, o generators e fa'agaoioia tuusa'o e masani ona lapopo'a ma mamafa, ma e masani ona mana'omia se converter malosi atoa.
6. Mai le eletise "mata" i le eletise ua sauni e faʻaaoga: le matafaioi a le eletise eletise
O le eletise e gaosia e se generator e lē o taimi uma e fetaui sa'o ma tulaga faatonuina o le grid, lea e mana'omia ai le mautu o le voltage ma le televave (mo se fa'ata'ita'iga, 50 Hz i Initonesia). Talu ai ona fesuisuia'i le saoasaoa o le matagi, e suia fo'i le taamilosaga o le turbine, lea e mafai fo'i ona suia ai le televave o le eletise o le generator.
O iinei e aoga ai le eletise eletise. O se faiga fa'aliliu (rectifier-inverter) e mafai ona:
– Liliu le AC mai le generator i le DC (rectifier)
– Fa'amautu le voltage DC i luga o le DC-link
– Toe liua i le AC faatasi ai ma le televave ma le voltage pulea (inverter)
– Fa'atonutonu le malosiaga ma lagolagoina le mautu o feso'ota'iga
Faatasi ai ma le eletise eletise, e mafai e le turbine ona faagaoioi i saoasaoa fesuisuiai, ma faapea ona pu'eina lelei ai le malosiaga o le matagi ma faaitiitia ai avega faaniukilia pe a tula'i mai ni suiga faafuasei i le matagi.
7. Puleaina o le turbine: tausia o le lelei ma le saogalemu
E sili ona lelei le fa'agaoioiga o masini fa'aola eletise o le matagi pe a fa'agaoioia le turbine i lalo o tulaga sa'o. O pulega taua e aofia ai:
– Pulea o le yaw: fa'ata'amilo le nacelle ina ia fa'asaga le rotor i le itu e agi ai le matagi.
– Puleaina o le pitch: suia o le tulimanu o le lau e fa'atonutonu ai le torque ma le malosi. A malosi tele le matagi, e mafai e le pitch ona "fa'aumatia" sina malosi e taofia ai le turbine mai le soona mamafa.
– Faiga taofi: taofi e fa'aleleia atili ai le ea ma/po'o taofi fa'amekanika mo fa'alavelave fa'afuase'i po'o tulaga tausiga.
– Puipuiga eletise: iloa ai le tafe/voltage e le masani ai, feso'ota'iga pupuu, po'o fa'alavelave tau feso'ota'iga.
Afai e maualalo tele le saoasaoa o le matagi (i lalo ifo o le saoasaoa e tipi ai), o le a le gaosia e le turbine le eletise. Afai e maualuga tele (i luga atu o le saoasaoa e tipi ai), e masani ona taofi le turbine mo mafuaaga tau le saogalemu.
8. Tafe pu'upu'u o le gaosiga o le eletise mai turbine matagi
I se aotelega, e mafai ona faamatalaina le faagasologa e pei ona taua i lalo:
1. E tafe le matagi i tua atu o le lau → e feliuliua’i le rotor
2. O le fa'ata'amilosaga e fa'asalalauina e ala i le 'au (ma le pusa kia pe a iai)
3. E feliuliua'i le rotor o le generator faasaga i le stator → Ua gaosia le voltage AC
4. E fa'atulaga e le eletise fa'aeletoronika le eletise ina ia mautu ma ia ogatasi ma tulaga fa'atonuina o le upega eletise.
5. E fa'ateleina e le Transformer le voltage
6. E tu'uina atu le eletise i le upega eletise po'o faiga e teu ai mea (e pei o maa eletise) i nisi fa'aoga.
I'uga
O le generator o le matagi o le fatu lea o le faiga e gaosia ai le eletise, e liua ai le gaioiga fa'amekanika i le malosiaga eletise e ala i le electromagnetic induction. Peita'i, o le manuia o le gaosiga o le malosiaga matagi e le gata ina fa'alagolago i le generator ae fa'apea fo'i i se faiga atoa o vaega: o se rotor lelei, o se fa'asalalauga fa'amekanika (gearbox po'o le direct drive), yaw ma pitch control systems, ma eletise eletise e fa'amautinoa ai le lelei o le malosiaga e fetaui ma mana'oga o le grid. Faatasi ai ma le mamanu talafeagai, e mafai e turbine matagi ona gaosia le eletise mama ma tumau ma ua fa'ateleina le tauva o se fofo malosiaga i le lumana'i.
Afai e te manaʻo ai, e mafai ona ou faʻaopoopoina se faʻataʻitaʻiga o le faiga o galuega (o se ata faigofie), pe talanoaina le faʻatusatusaga o le lelei ma le tau i le va o le DFIG, PMSG, gearbox, ma le direct-drive i nisi faʻamatalaga auiliili.
