Báwo ni àwọn ẹ̀rọ amúlétutù afẹ́fẹ́ ṣe ń ṣiṣẹ́ fún iṣẹ́ ìṣẹ̀dá iná mànàmáná
Àwọn ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ jẹ́ ìmọ̀ ẹ̀rọ agbára tí ó ń yípadà kíákíá, tí ó lè yí agbára ìbílẹ̀ afẹ́fẹ́ padà sí agbára iná mànàmáná láìsí àìní láti jó epo ìdáná. Lẹ́yìn àwọn abẹ́ tí ó ń yípo pẹ̀lú ẹwà ni àwọn ètò ẹ̀rọ àti iná mànàmáná tí wọ́n ń ṣiṣẹ́ papọ̀. Ní ọkàn iṣẹ́ yìí ni ẹ̀rọ afẹ́fẹ́, ẹ̀rọ tí ó ń ṣe àtúnṣe agbára ìyípo (ẹ̀rọ) sí agbára iná mànàmáná. Àpilẹ̀kọ yìí jíròrò bí ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ afẹ́fẹ́ a ṣe ń ṣiṣẹ́, àwọn èròjà pàtàkì rẹ̀, àti àwọn ìpele iṣẹ́ iná mànàmáná láti afẹ́fẹ́ sí ìpínkiri sí àwọ̀n.
1. Láti afẹ́fẹ́ sí ìyípo: iṣẹ́ pàtàkì ti àwọn turbine
Afẹ́fẹ́ máa ń gbé agbára lọ ní ìrísí agbára ìṣiṣẹ́. Nígbà tí afẹ́fẹ́ bá kọjá lórí àwọn abẹ́, ìrísí afẹ́fẹ́ ti àwọn abẹ́ máa ń mú kí a gbéra sókè kí a sì fà á. Àpapọ̀ agbára yìí máa ń mú kí agbára náà yípadà, èyí tí ó máa ń yí rotor padà. Ìwọ̀n agbára tí a lè gbà ni a máa ń ní ipa lórí iyàrá afẹ́fẹ́, agbègbè ìfọ́ rotor (ìwọ̀n iwọ̀n abẹ́), àti ìṣe afẹ́fẹ́.
Sibẹsibẹ, kii ṣe gbogbo agbara afẹfẹ ni a le gba. Ààlà ìmọ̀-ẹ̀rọ kan wa ti a pe ni Betz Limit, eyiti o sọ pe agbara afẹfẹ ti o pọ julọ ti a le yipada si agbara ẹrọ nipasẹ turbine jẹ nipa 59,3%. Ni kete ti a ba gba agbara ẹrọ naa, ẹrọ ina naa yoo yi i pada si ina.
2. Àwọn ẹ̀yà pàtàkì ti ètò ìṣẹ̀dá nínú ẹ̀rọ afẹ́fẹ́
Kí a tó bẹ̀rẹ̀ sí í lo àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dá, ó ṣe pàtàkì láti lóye àwọn èròjà tó wà nínú “ẹ̀wọ̀n ìyípadà” agbára:
1. Rotor àti hub: níbi tí a so àwọn abẹ́ mọ́ ara wọn àti àwọn ẹ̀yà tí ó ń yípo nítorí afẹ́fẹ́.
2. Ọpá: ó ń gbé ìyípo rotor náà lọ sí ètò tó tẹ̀lé e.
3. Àpótí ìṣiṣẹ́ (àṣàyàn): mú kí iyàrá ìyípo ti ọ̀pá ìṣiṣẹ́ kékeré pọ̀ sí iyàrá gíga fún àwọn olùpèsè kan.
4. Ẹ̀rọ ìṣẹ̀dá: ó ń yí agbára ẹ̀rọ padà sí iná mànàmáná.
5. Eto itanna agbara: o mu foliteji ati igbohunsafẹfẹ ina duro lati baamu pẹlu nẹtiwọọki naa.
6. Ẹ̀rọ Ayípadà: Ó ń mú kí fóltéèjì pọ̀ sí i kí ó lè ṣeé pín kiri nípasẹ̀ àwọn okùn.
7. Ètò ìṣàkóso (olùdarí): ó ń ṣe àkóso igun abẹ́ (ihò), ìtọ́sọ́nà turbine (yaw), àti ààbò nígbà tí afẹ́fẹ́ bá lágbára jù.
Àkójọpọ̀ àpilẹ̀kọ yìí dá lórí àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dá, ṣùgbọ́n ní ìṣe, àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dá kì í ṣiṣẹ́ nìkan; wọ́n gbẹ́kẹ̀lé àwọn ìṣàkóso àti ẹ̀rọ itanna láti rí i dájú pé iná mànàmáná tí wọ́n ń ṣe jẹ́ èyí tí ó dára tó.
3. Ìlànà ìpìlẹ̀ ti ẹ̀rọ amúṣẹ́dá: ìfàmọ́ra oníná
Àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dá afẹ́fẹ́ ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí Òfin Faraday ti Induction Electromagnetic. Ìlànà náà rọrùn:
– Tí olùdarí (okùn okùn) bá wà ní pápá oofa tí ó ń yípadà, folti iná mànàmáná yóò dìde.
– A le ṣẹda awọn iyipada ninu aaye oofa nipa yiyi oofa naa si okun naa, tabi yiyi okun naa ni aaye oofa naa.
Nínú ẹ̀rọ amúṣẹ́dá náà ni àwọn ẹ̀yà pàtàkì méjì wà:
– Rotor: apakan yiyi (le jẹ oofa tabi elekitiromu titilai).
– Stator: apa ti o duro ti o ni awọn okun ti o wa nibiti a ti fa folti.
Bí rotor náà ṣe ń yípo, pápá mágnẹ́ẹ̀tì rẹ̀ máa ń “gé” àwọn ìkọ́ stator, tí yóò sì máa mú agbára alternating current (AC) jáde. Ìyára ìyípo àti ìṣẹ̀dá ti generator náà ló ń pinnu fóltéèjì, ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́, àti agbára tí ó ń jáde.
4. Iru awọn ẹrọ ina ninu awọn turbines afẹfẹ
Oriṣiriṣi awọn ẹrọ ina lo wa ni lilo papọ, ọkọọkan pẹlu awọn abuda oriṣiriṣi ati awọn ibeere eto iṣakoso.
a. Ẹ̀rọ ìṣẹ̀dá induction (ẹ̀rọ ìṣẹ̀dá asynchronous)
Àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dá induction ni a ń lò fún àwọn ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ àti àwọn ohun èlò ìgbàlódé. Àwọn àǹfààní wọn ni:
– Ilé tó rọrùn àti tó lágbára
- Itọju maa n rọrun lati ṣe
– O dara fun awọn eto ti a sopọ mọ nẹtiwọọki kan pato
Sibẹsibẹ, awọn ẹrọ ina induction nigbagbogbo nilo agbara reactive lati inu grid tabi kapasito lati ṣe agbejade aaye oofa. Pẹlupẹlu, iṣakoso iyara le ni opin diẹ sii laisi atilẹyin itanna agbara.
b. Ẹ̀rọ ìṣiṣẹ́pọ̀ (ẹ̀rọ ìṣiṣẹ́pọ̀)
Àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dá tí a ń lò pẹ̀lú ìṣiṣẹ́pọ̀ máa ń mú iná mànàmáná jáde ní ìpele tí ó ní í ṣe pẹ̀lú iyàrá ìyípo rotor náà. Àwọn onírúurú méjì ló wà:
– Ń ṣẹ̀dá pẹ̀lú electromagnet: rotor náà ń ṣẹ̀dá pápá oofa nípasẹ̀ ìṣàn ìgbóná.
– Olùpèsè Àjọṣepọ̀ Magnet Títíláé (PMSG): ẹ̀rọ ìró náà ń lo oofa títíláé.
Àwọn PMSGs gbajúmọ̀ nínú àwọn turbines òde òní nítorí pé wọ́n ń ṣiṣẹ́ dáadáa àti pé wọn kò nílò agbára ìfúnpọ̀ rotor. Àwọn turbines pẹ̀lú PMSGs ni a sábà máa ń so pọ̀ mọ́ àwọn converters tó ní gbogbo agbára láti jẹ́ kí wọ́n lè ṣiṣẹ́ ní oríṣiríṣi iyàrá afẹ́fẹ́.
c. DFIG (Ẹ̀rọ ìpèsè ìfàmọ́ra oní-méjì)
DFIG ti wọ́pọ̀ gan-an ninu awọn ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ ńláńlá fun ọpọlọpọ ọdun. Àwọn ànímọ́ rẹ̀ ni:
– A so rotor naa pọ mọ oluyipada iwọn-apakan kan
– Gba iṣiṣẹ iyara iyipada laaye pẹlu awọn idiyele iyipada ti o kere ju oluyipada kikun lọ.
- A le ṣakoso didara agbara si nẹtiwọọki dara julọ
DFIG n pese adehun ti o wuyi laarin ṣiṣe daradara, idiyele, ati irọrun iṣiṣẹ, botilẹjẹpe eto naa jẹ eka diẹ sii ati pe o ni awọn paati bii awọn oruka yiyọ ti o nilo itọju.
5. Àpótí ìṣiṣẹ́ àti ìwakọ̀ taara: ọ̀nà ẹ̀rọ sí ẹ̀rọ ìṣiṣẹ́ náà
A le ṣe iyatọ awọn turbines afẹfẹ nipasẹ lilo awọn gearbox:
Turbine pẹlu gearbox
Àwọn rotor turbine sábà máa ń yípo díẹ̀díẹ̀ (fún àpẹẹrẹ, 10–20 rpm fún àwọn turbines ńlá). Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn jeneratore máa ń ṣiṣẹ́ dáadáa ní rpm gíga. Gearbox máa ń mú rpm pọ̀ sí i láti bá àìní jeneratore náà mu. Àǹfààní ètò yìí ni pé jeneratore náà lè kéré sí i fún agbára kan náà, ṣùgbọ́n gearbox náà fi kún un pé:
– Pipadanu ẹrọ
– Ariwo
– Agbara fun itọju loorekoore diẹ sii
Turbini awakọ taara (ko si apoti jia)
Ètò ìwakọ̀ taara náà so rotor náà pọ̀ taara sí ẹ̀rọ amúṣẹ́dá oníwọ̀n ńlá kan tí a ṣe fún ìpele rpm kékeré. Àwọn àǹfààní rẹ̀:
– Awọn ẹya gbigbe diẹ
- Agbara itọju kekere
– Imudara ṣiṣe ẹrọ to dara julọ
Sibẹsibẹ, awọn ẹrọ ina awakọ taara maa n tobi ati wuwo, ati pe o maa n nilo iyipada agbara kikun.
6. Láti iná mànàmáná “aise” sí iná mànàmáná tí a ti ṣetán láti lò: ipa ti àwọn ẹ̀rọ itanna agbára
Ina mọnamọna ti a n pese nipasẹ ẹrọ ina kii ṣe deedee deedee awọn ipele grid, eyiti o nilo foliteji ati igbohunsafẹfẹ iduroṣinṣin (fun apẹẹrẹ, 50 Hz ni Indonesia). Nitori pe iyara afẹfẹ n yipada, iyipo turbine tun n yipada, eyiti o tun le yi igbohunsafẹfẹ ina generator pada.
Ibí ni ẹ̀rọ itanna agbara ti n wọle. Ètò ẹ̀rọ iyipada (rectifier-inverter) le:
– Yípadà AC láti generator sí DC (rectifier)
– Ṣe iduroṣinṣin folti DC lori ọna asopọ DC
– Ó yípadà padà sí AC pẹ̀lú ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ àti folti tí a ṣàkóso (inverter)
- O ṣe ilana ifosiwewe agbara ati ṣe atilẹyin iduroṣinṣin nẹtiwọọki
Pẹ̀lú ẹ̀rọ itanna agbára, turbine náà lè ṣiṣẹ́ ní àwọn iyàrá tí ó yàtọ̀, nípa bẹ́ẹ̀ ó lè mú agbára afẹ́fẹ́ ṣiṣẹ́ dáadáa, ó sì lè dín àwọn ẹrù ẹ̀rọ kù nígbà tí àwọn ìyípadà afẹ́fẹ́ bá ṣẹlẹ̀.
7. Iṣakoso turbine: mimu ṣiṣe ati aabo duro
Àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dá afẹ́fẹ́ máa ń ṣiṣẹ́ dáadáa nígbà tí ẹ̀rọ amúṣẹ́dá bá ń ṣiṣẹ́ lábẹ́ àwọn ipò tó yẹ. Àwọn ìṣàkóso pàtàkì ni:
– Ìṣàkóso Yaw: ń yí nacelle padà kí rotor náà lè dojúkọ ìtọ́sọ́nà afẹ́fẹ́.
– Ìṣàkóso ìpè: yíyí igun abẹ́ padà láti ṣe àtúnṣe agbára àti agbára. Nígbà tí afẹ́fẹ́ bá lágbára jù, ìpè náà lè “ṣòfò” agbára díẹ̀ láti dènà kí turbine náà má baà pọ̀ jù.
– Ètò ìdènà: àwọn ìdènà aerodynamic (ìdúró) àti/tàbí àwọn ìdènà ẹ̀rọ fún àwọn ipò pajawiri tàbí ìtọ́jú.
– Ààbò iná mànàmáná: ó ń ṣàwárí ìṣàn/fólẹ́ẹ̀tì tí kò dára, àwọn ìyípo kúkúrú, tàbí àwọn ìdàrúdàpọ̀ nẹ́tíwọ́ọ̀kì.
Tí iyàrá afẹ́fẹ́ bá lọ sílẹ̀ jù (ní ìsàlẹ̀ iyàrá tí a ti gé), turbine náà kò ní mú iná mànàmáná jáde. Tí ó bá ga jù (ní ìsàlẹ̀ iyàrá tí a ti gé), turbine náà sábà máa ń dúró nítorí ààbò.
8. Ìṣàn kukuru ti iṣelọpọ ina lati awọn turbines afẹfẹ
Ni kukuru, a le ṣe apejuwe ilana naa bi atẹle:
1. Afẹ́fẹ́ ń ṣàn kọjá abẹ́ → rotor náà ń yípo
2. A máa ń gbé ìyípo náà jáde nípasẹ̀ ọ̀pá (àti àpótí ìṣiṣẹ́ tí ó bá wà)
3. Rotor generator naa n yipo lodi si stator → A n ṣe agbejade folti AC
4. Awọn ẹrọ itanna agbara ṣe ipo ina lati duro ṣinṣin ati ni ibamu pẹlu awọn iṣedede grid.
5. Ẹ̀rọ ìyípadà náà ń mú kí fóltéèjì pọ̀ sí i
6. A pese ina mọnamọna si grid tabi si awọn eto ipamọ (fun apẹẹrẹ awọn batiri) ninu awọn ohun elo kan.
Ipari
Ẹ̀rọ amúlétutù afẹ́fẹ́ ni ọkàn ètò ìṣẹ̀dá agbára, tí ó ń yí ìṣípopadà ẹ̀rọ padà sí agbára iná mànàmáná nípasẹ̀ ìfàsẹ́yìn elektromagnetic. Síbẹ̀síbẹ̀, ìṣẹ̀dá agbára afẹ́fẹ́ tí ó yọrí sí rere kò sinmi lórí ẹ̀rọ amúlétutù nìkan ṣùgbọ́n ó tún sinmi lórí gbogbo ètò àyíká àwọn èròjà: rotor tí ó munadoko, ìfiránṣẹ́ ẹ̀rọ (gearbox tàbí drive direct), àwọn ètò ìṣàkóso yaw àti pitch, àti ẹ̀rọ itanna agbára tí ó rí i dájú pé agbára dára tó bá àwọn ohun tí a béèrè fún mu. Pẹ̀lú ìṣètò tí ó tọ́, àwọn turbines afẹ́fẹ́ lè mú iná mànàmáná tí ó mọ́ tónítóní, tí ó sì ń dije sí i gẹ́gẹ́ bí ojutu agbara ọjọ́ iwájú.
Tí o bá fẹ́, mo lè fi àpèjúwe iṣẹ́-ṣíṣe kún un (àwòrán tó rọrùn), tàbí kí n jíròrò bí DFIG, PMSG, gearbox, àti direct-drive ṣe ń ṣiṣẹ́ dáadáa àti iye owó rẹ̀ ní kíkún.
