ווינט טורבין דזשענערייטערז און ווי זיי אַרבעטן אין מאַכט דזשענעריישאַן
ווינט ענערגיע איז איינע פון די מערסט ווייט-אנטוויקלטע באנייבארע ענערגיע קוועלער אין פארשידענע לענדער ווייל זי איז פאראן אין גרויסע און קליינע מאסן. הינטער די אויסזעענדליך פשוטע דרייענדיקע בליידס פון א ווינט טורבינע ליגט א קאמפליצירטע עלעקטראמעכאנישע סיסטעם, איינער פון די וויכטיגסטע קאמפאנענטן דערפון איז דער גענעראטאר. א ווינט טורבינע גענעראטאר קאנווערטירט מעכאנישע ענערגיע פון די ראטאר'ס ראטאציע אין עלעקטרישע ענערגיע וואס קען גענוצט ווערן דורך הויזגעזינדער, אינדוסטריע, און אפילו פארטיילט ווערן צום עלעקטרישע נעץ. דער ארטיקל דיסקוטירט וואס א ווינט טורבינע גענעראטאר איז, זיינע טיפן, און ווי אזוי זי ארבעט אין עלעקטרישע דזשענעראציע.
1. די ראלע פון גענעראַטאָרן אין ווינט טורבינעס
ווינט טורבינען ארבעטן בעיקר אויף דעם פרינציפ פון גראַדועלער ענערגיע קאנווערזיע:
1. די קינעטישע ענערגיע פון ווינט שטופט די בליידס אזוי אז דער ראטאר דרייט זיך.
2. די ראָטאָר ראָטאַציע ווערט טראַנסמיטירט צום שאַפט און טראַנסמיסיע סיסטעם (קען זיין מיט אָדער אָן אַ גירבאַקס).
3. דער גענעראַטאָר קאָנווערטירט די מעכאַנישע ענערגיע פון דער שאַפט ראָטאַציע אין עלעקטרישע ענערגיע דורך דעם פּרינציפּ פון עלעקטראָמאַגנעטישע אינדוקציע.
4. די גענערירטע עלעקטריע ווערט דאן קאנדישאנירט דורך די מאכט עלעקטראנישע סיסטעם צו מקיים זיין די וואלטאזש און פרעקווענץ סטאנדארטן, איידער עס ווערט גענוצט אדער פארטיילט צום גריד.
אָן אַ גענעראַטאָר, וואָלט אַ ווינט טורבינע נאָר געווען אַ ראָטירנדיק מעכאַניש מיטל. דער גענעראַטאָר איז די הויפּט בריק וואָס פאַרוואַנדלט ווינט ענערגיע אין נוצלעכע עלעקטריע.
2. גרונטפּרינציפּ פון גענעראַטאָר אָפּעראַציע: עלעקטראָמאַגנעטישע אינדוקציע
ווינט טורבין דזשענעראַטאָרן אַרבעטן באַזירט אויף פאַראַדיי'ס געזעץ פון עלעקטראָמאַגנעטישע אינדוקציע. אין עיקר, אַן עלעקטרישע וואָולטאַזש ווערט דזשענערירט ווען דער מאַגנעטישער פלאַקס אין דער שפּול ענדערט זיך. בכלל, אַ דזשענעראַטאָר האט צוויי הויפּט טיילן:
– ראָטאָר: דער ראָטירנדיקער טייל, געוויינטלעך טראָגנדיק אַ פּערמאַנענטן מאַגנעט אָדער פעלד ווינדונג.
– סטאַטאָר: דער סטאַציאָנערע טייל, וואָס אנטהאלט די שפּולן וואו די אינדוצירטע וואָולטאַזש ווערט דזשענערירט.
ווען דער ראָטאָר דרייט זיך, "שניידט" זײַן מאַגנעטישן פעלד די סטאַטאָר שפּולן, וואָס דזשענערירט וועקסלשטראָם (AC). דער וועקסלשטראָם ווערט דאַן רעגולירט און אַדזשאַסטירט איידער נוצן.
3. סיסטעם קאָמפּאָנענטן וואָס שטיצן ווינט טורבין דזשענערייטערז
כּדי דער גענעראַטאָר זאָל אַרבעטן אָפּטימאַל אין אַ ווינט טורבינע, זענען דאָ עטלעכע הויפּט שטיצנדיקע קאָמפּאָנענטן:
1. ראָטאָר בלייד און כאַב: כאַפּן ווינט ענערגיע.
2. הויפּט שאַפט (הויפּט שאַפט): טראַנסמיטירט די ראָוטאָר ראָטאַציע.
3. גירבאקס (אויף געוויסע טיפן): פארגרעסערט די ראָטאַציע פון ראָטאָר פון אַ רעלאַטיוו פּאַמעלעכער צו אַ שנעלערער צו פּאַסן די באדערפענישן פון די גענעראַטאָר.
4. גענעראַטאָר: קאָנווערטירט ראָטאַציע אין עלעקטריע.
5. קאָנווערטער/אינווערטער: ענדערט די עלעקטרישע אייגנשאפטן (וואָולטאַזש/פרעקווענץ) אַזוי אַז עס איז סטאַביל און אין לויט מיטן גריד.
6. טראַנספאָרמאַטאָר: פאַרגרעסערט דעם וואָולטאַזש אַזוי אַז עס קען ווערן עפֿעקטיוו טראַנסמיטירט.
7. קאנטראל סיסטעם: רעגולירט די טורבין ריכטונג (יאַוו), בלייד פּיטש ווינקל, ראָטאַציע גיכקייט, און שוץ.
עס איז וויכטיג צו באַמערקן אַז ווינט טורבינע עלעקטרישע פּראָדוקציע פלוקטוירט צוליב ענדערונגען אין ווינט גיכקייטן. דעריבער, מאַכט עלעקטראָניק און קאָנטראָל סיסטעמען זענען קריטיש פֿאַר סטאַבילע מאַכט פּראָדוקציע.
4. טיפּן פון גענעראַטאָרן אין ווינט טורבינעס
עס זענען דא עטלעכע טיפן גענעראַטאָרן וואָס ווערן אָפט גענוצט אין ווינט-קראַפט פאַבריקן. די אויסוואַל פון גענעראַטאָר טיפּ ווערט באַאיינפלוסט דורך טורבינע גרייס, עפעקטיווקייט רעקווייערמענץ, קאָסטן און וישאַלט קאָמפּלעקסיטעט.
א) אינדוקציע גענעראַטאָר (אַסינקראָנאָוס גענעראַטאָר)
אינדוקציע דזשענעראַטאָרן ווערן וויידלי גענוצט אין פריע דור ווינט טורבינע אינסטאַלאַציעס און אין געוויסע קאָנצעפּטן וואָס שטעלן דעם טראָפּ אויף פּשוטקייט.
וידעפדיק:
– פּשוטע און שטאַרקע קאָנסטרוקציע
– רעלאַטיוו גרינגע וישאַלט
– נידעריקערע קאָסטן
פעלן:
– פארלאנגט רעאַקטיווע מאַכט (געוויינטלעך פֿון דער נעץ אָדער אַ קאַפּאַסיטאָר)
– גיכקייט קאָנטראָל איז ווייניקער פלעקסיבל אָן נאָך סיסטעמען
– עפעקטיווקייט קען זיין נידעריגער אונטער וועריאַבלע גיכקייט באדינגונגען
אינדוקציע גענעראַטאָרן זענען פּאַסיק פֿאַר גריד-פֿאַרבונדענע סיסטעמען מיט ווייניקער קאָמפּליצירטע קאָנטראָלס, כאָטש מאָדערנע טעכנאָלאָגיע באַוועגט זיך מער און מער צו וועריאַבאַל גיכקייט לייזונגען.
ב) טאָפּלט-געפֿיטערטער אינדוקציע גענעראַטאָר (DFIG)
דער DFIG איז א זייער פאפולערע וואריאנט פון דעם אינדוקציע גענעראטאר אין גרויסע ווינט טורבינעס ווייל עס ערלויבט אפעראציע מיט וועריאַבלע גיכקייט, אן דעם קאנווערטער דארף נישט האנדלען מיט 100% פון דער מאכט.
אין אַ DFIG, איז דער סטאַטאָר פארבונדן גלייך צום גריד, בשעת דער ראָטאָר איז פארבונדן צום קאָנווערטער (דורך סליפּ רינגען). דער קאָנווערטער רעגולירט דעם ראָטאָר קראַנט צו קאָנטראָלירן די אַרויסגאַנג וואָולטאַזש און אָפטקייט.
וידעפדיק:
– וועריאַבלע גיכקייט אָפּעראַציע (מער עפעקטיוו כאַפּן פון ווינט ענערגיע)
– די קאָנווערטער גרייס איז קלענער ווי די פולע קאָנווערטער סיסטעם.
– בעסערע אַקטיווע און רעאַקטיווע מאַכט קאָנטראָל
פעלן:
– ניצן גליטש רינגען (העכערע וישאַלט)
– מער קאָמפּליצירט סיסטעם-ווייז
DFIG ווערט אַ פּאָפּולערע ברירה צוליב איר גוטן קאָמפּראָמיס צווישן קאָסטן און פאָרשטעלונג.
ג) סינקראָנאָוס גענעראַטאָר (סינקראָנאָוס גענעראַטאָר)
סינקראָנישע גענעראַטאָרן קענען נוצן פּערמאַנענטע מאַגנעט גענעראַטאָרן (PMSGs) אָדער פעלד שפּולן. PMSGs ווערן וויידלי געניצט אין מאָדערנע דיזיינז, ספּעציעל פֿאַר גירבאַקס-לאָזע (דירעקט-דרייוו) טורבינען.
וידעפדיק:
– הויך עפעקטיווקייט, ספּעציעל PMSG
– קען גוט ארבעטן ביי נידעריגע גיכקייטן
– פּאַסיק פֿאַר דירעקט-דרייוו, אַזוי רעדוצירנדיק מעכאַנישע קאָמפּאָנענטן
פעלן:
– פארלאנגט א מאַכט קאָנווערטער (געוויינטלעך א פולער קאָנווערטער)
– שטענדיקע מאַגנעטן פאַרגרעסערן די קאָסטן און זענען מאַטעריאַל-אָפענגיק.
– מער קאָמפּליצירטע קאָנטראָל סיסטעמען און מאַכט עלעקטראָניק
דירעקט-דרייוו טורבינען מיט PMSGs טענד צו זיין שטילער און דאַרפן ווייניקער גירבאַקס וישאַלט, אָבער די ערשטע קאָסטן קענען זיין העכער.
5. ווי אזוי א ווינט טורבין גענעראטאר ארבעט אין עלעקטריע דזשענעריישאַן (שריט ביי שריט)
צו מאַכן עס קלאָרער, דאָ איז דער אַרבעטספֿלוס פֿון אַ ווינט טורבינע פֿון ווינט צו עלעקטריע:
1. דער ווינט דרייט די בלייד
די אַעראָדינאַמישע פֿאָרעם פֿון די בליידס דזשענערירט ליפט, וואָס פֿאַראורזאַכט דעם ראָטאָר זיך צו דרייען. די פּיטש סיסטעם אַדזשאַסטירט דעם בלייד ווינקל פֿאַר אָפּטימאַלער זיכערהייט.
2. די ראָטאַציע ווערט טראַנסמיטירט צום שאַפט
דער ראָטאָר טרייבט דעם הויפּט שאַפט. די ראָטאָר ראָטאַציע גיכקייט איז געוויינטלעך נידעריק (למשל, 10–20 רפּם אין גרויסע טורבינען).
3. גירבאָקס פאַרגרעסערט רפּם (אויב עס איז פֿאַראַן)
פילע טורבינעס ניצן א גירבאקס צו פארגרעסערן די גיכקייט צו הונדערטער אדער אפילו טויזנטער רפּם צו פּאַסן דעם ספּעציפֿישן גענעראַטאָר. אין דירעקט-דרייוו טורבינעס, ווערט דעם שריט אויסגעלאָזט.
4. דער גענעראַטאָר קאָנווערטירט מעכאַנישע ענערגיע אין וועקסלשטראָם עלעקטריע.
דער גענעראַטאָר ראָטאָר דרייט זיך, שאַפֿנדיק אַ ענדערונג אין מאַגנעטישן פֿלוס אין דעם סטאַטאָר, וואָס רעזולטירט אין אַן AC וואָולטאַזש.
5. מאַכט עלעקטראָניק סטאַביליזירט עלעקטריע
ווי די טורבין גיכקייט ענדערט זיך, ענדערט זיך אויך די גענעראַטאָר'ס אַרויסגאַנג פרעקווענץ און וואָולטאַזש. דער קאָנווערטער/אינווערטער קאָנווערטירט דאָס אין עלעקטריע מיט די פּאַסיקע כאַראַקטעריסטיקס (למשל, 50 הערץ אָדער 60 הערץ און אַ ספּעציפֿישע וואָולטאַזש).
6. טראַנספאָרמאַטאָר פאַרגרעסערט די וואָולטאַזש
די וואָולטאַזש ווערט העכער צו רעדוצירן מאַכט פארלוסטן בעת טראַנסמיסיע. די עלעקטריע ווערט דעמאָלט פארטיילט צום גריד אדער גענוצט לאָקאַל.
7. קאָנטראָל און שוץ האַלטן אָפּעראַציעס זיכער
ווען ווינטן ווערן צו שטארק, וועט די סיסטעם רעדוצירן די מאַכט (פּיטשינג) אדער אפשטעלן די טורבינע (קאָוט-אויט) צוליב זיכערהייט סיבות. די סיסטעם באַשיצט אויך קעגן וואָולטאַזש כוואַליעס, ימבאַלאַנסעס און גריד דיסראַפּשאַנז.
6. עפעקטיווקייט און פאַקטאָרן וואָס ווירקן אויף די פאָרשטעלונג פון גענעראַטאָרן
די פאָרשטעלונג פון אַ ווינט טורבינע גענעראַטאָר איז באַאיינפלוסט דורך פילע סיבות, אַרייַנגערעכנט:
– ווינט גיכקייט: ווינט קראַפט וואַקסט אין פּראָפּאָרציע צום קוב פון דער ווינט גיכקייט, אַזוי קליינע ענדערונגען האָבן אַ גרויסן איינפלוס.
– טורבין פּלאַן (פּיטש, ראָוטאָר דיאַמעטער): באַשטימט ווי פיל ווינט ענערגיע קען ווערן קאַפּטשערד.
– גענעראַטאָר טיפּ און קאָנטראָל: וועריאַבאַל גיכקייט סיסטעמען מיט מאָדערנע קאָנווערטערס זענען געוויינטלעך מער עפעקטיוו אין פֿאַרשידענע ווינט באדינגונגען.
– מעכאנישע פארלוסטן: למשל אין די גירבאקס, לאגערן און קלאַטש.
– עלעקטרישע פארלוסטן: קופּער פארלוסטן אין דער שפּול, מאַגנעטישע פארלוסטן אין דעם קערן, און פארלוסטן אין דעם קאָנווערטער.
– טעמפּעראַטור און קוואַליטעט פון זאָרג: איבערגעטריבענע היץ רעדוצירט עפעקטיווקייט און אַקסעלערירט קאָמפּאָנענט דעגראַדאַציע.
אין פראקטיק, קען נישט אלע ווינט ענערגיע ווערן פארוואנדלט אין עלעקטריע. עס איז דא א טעארעטישע לימיט באקאנט אלס דער בעץ לימיט, וואס זאגט אז א מאקסימום פון בערך 59,3% פון די ווינט'ס ענערגיע קען ווערן איינגעכאפט דורך דעם ראטאר. די רעשט גייט פארלוירן אלס טורבולענץ און לופט שטראם, וואס מוז בלייבן באוועגן פארביי די טורבינע.
7. מסקנא
א ווינט טורבין גענעראַטאָר איז אַ קערן קאָמפּאָנענט וואָס קאָנווערטירט מעכאַנישע ראָטאַציע אין עלעקטרישע ענערגיע דורך עלעקטראָמאַגנעטישע אינדוקציע. פֿאַרשידענע טיפּן גענעראַטאָרן - פֿון אינדוקציע ביז DFIG ביז פּערמאַנענט מאַגנעט סינטשראָנאָוס - ווערן אויסגעקליבן באַזירט אויף אַ קאָמפּראָמיס צווישן עפֿיקאַציע, קאָסטן, גרינגקייט פֿון וישאַלט, און קאָנטראָל רעקווייערמענץ. אין מאָדערנע ווינט פֿאַרמס, אַרבעט דער גענעראַטאָר צוזאַמען מיט אַ גירבאַקס (אָדער דירעקט דרייוו), קאָנטראָל סיסטעם, און מאַכט עלעקטראָניק צו דזשענערירן סטאַבילע עלעקטריע טראָץ ענדערונגען אין ווינט באדינגונגען. מיט אַדוואַנסאַז אין מאַטעריאַל טעכנאָלאָגיע, מאַכט עלעקטראָניק, און קאָנטראָל סיסטעמען, ווערן ווינט טורבין גענעראַטאָרן שטענדיק מער עפֿיקאַציע און פֿאַרלעסלעכקייט, וואָס פֿאַרשטאַרקט ווינט ענערגיע'ס ראָלע ווי אַ שליסל לייזונג צו אַ ריינער, מער סאַסטיינאַבאַל ענערגיע צוקונפֿט.
אויב איר ווילט, קען איך אַדאַפּטירן דעם אַרטיקל צו אַ שול/קאָלעדזש פּאַפּיר סטיל, צולייגן אַ פלוס-טשאַרט, אָדער צולייגן אַ ספּעציעלע אָפּטייל וועגן קליין-מאָסשטאַביגע (אָף-גריד) ווינט טורבינען.
