Àwọn Ẹ̀rọ Amúnáwá Afẹ́fẹ́ àti Bí Wọ́n Ṣe Ń Ṣiṣẹ́ Nínú Ìṣẹ̀dá Agbára Mànàmáná
Agbara afẹfẹ jẹ́ ọ̀kan lára àwọn orísun agbára tí a lè sọ di tuntun jùlọ ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ orílẹ̀-èdè nítorí pé ó pọ̀, ó mọ́ tónítóní díẹ̀, a sì lè lò ó lórí àwọn ìwọ̀n kékeré àti ńlá. Lẹ́yìn àwọn abẹ́ tí ó dàbí èyí tí ó rọrùn ti turbine afẹ́fẹ́ ni ètò electromechanical dídíjú kan wà, ọ̀kan lára àwọn ẹ̀yà pàtàkì jùlọ tí generator náà jẹ́. Ẹ̀rọ generator afẹ́fẹ́ yí agbára mechanical láti ìyípo rotor padà sí agbára iná mànàmáná tí àwọn ilé, ilé iṣẹ́, àti pàápàá pín sí àkójọ agbára. Àpilẹ̀kọ yìí jíròrò ohun tí generator afẹ́fẹ́ jẹ́, irú rẹ̀, àti bí ó ṣe ń ṣiṣẹ́ nínú ìṣẹ̀dá agbára.
1. Ipa ti awọn ẹrọ ina ninu awọn turbines afẹfẹ
Àwọn ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ máa ń ṣiṣẹ́ lórí ìlànà ìyípadà agbára díẹ̀díẹ̀:
1. Agbára ìṣiṣẹ́ afẹ́fẹ́ ń tì àwọn abẹ́ náà kí rotor náà lè yípo.
2. A máa ń gbé ìyípo rotor náà lọ sí ẹ̀rọ ìfàsẹ́yìn àti ẹ̀rọ ìfọ́mọ́ (ó lè jẹ́ pẹ̀lú tàbí láìsí àpótí ìfàsẹ́yìn).
3. Ẹ̀rọ ìṣẹ̀dá náà yí agbára ẹ̀rọ ti ìyípo ọ̀pá padà sí agbára iná mànàmáná nípasẹ̀ ìlànà ìfàsẹ́yìn oníná mànàmáná.
4. Lẹ́yìn náà, ètò ẹ̀rọ itanna agbára tí a ń lò yóò tẹ̀lé ìlànà àwọn ìwọ̀n fólẹ́ẹ̀tì àti ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́, kí a tó lò ó tàbí kí a pín in sí orí àwọ̀n iná mànàmáná náà.
Láìsí ẹ̀rọ amúlétutù, ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ lásán ni ẹ̀rọ tí ń yípo. Ẹ̀rọ amúlétutù ni afárá àkọ́kọ́ tí ó ń yí agbára afẹ́fẹ́ padà sí iná mànàmáná tí a lè lò.
2. Ìlànà Ìpìlẹ̀ ti Iṣẹ́ Ẹ̀rọ Amúṣẹ́dá: Ìfàmọ́ra Ẹ̀rọ Amúṣẹ́dá
Àwọn ohun èlò ìṣiṣẹ́ afẹ́fẹ́ máa ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí Òfin Faraday ti Induction Electromagnetic. Ní pàtàkì, fóltéèjì iná mànàmáná ni a máa ń ṣẹ̀dá nígbà tí ìṣàn oofa inú coil bá yípadà. Ní gbogbogbòò, ẹ̀rọ ìṣiṣẹ́ kan ní àwọn apá pàtàkì méjì:
– Rotor: apa yiyi, ti o maa n ni oofa tabi iyipo aaye ti o wa titi.
– Stator: apa ti o duro, ti o ni awọn okun ti o wa nibiti a ti n ṣe agbejade folti ti o fa.
Bí rotor náà ṣe ń yípo, pápá mágnẹ́ẹ̀tì rẹ̀ yóò “gé” àwọn ìkọ́ stator náà, yóò sì mú kí ó máa ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí alternating current (AC). A ó máa ṣe àtúnṣe sí i kí a tó lò ó.
3. Àwọn Ẹ̀rọ Ètò Tí Ó Ń Ṣe Àtìlẹ́yìn fún Àwọn Ẹ̀rọ Amúnáwá Afẹ́fẹ́
Ni ibere fun ẹrọ ina lati ṣiṣẹ daradara ni turbine afẹfẹ, ọpọlọpọ awọn paati atilẹyin akọkọ wa:
1. Abẹ́ àti ibi ìdúró ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́: agbára afẹ́fẹ́ mú.
2. Ọpá pàtàkì (ọpá pàtàkì): ó ń gbé ìyípo rotor náà.
3. Àpótí ìṣiṣẹ́ (lórí àwọn irú kan): ó ń mú kí yíyípo rotor pọ̀ sí i láti èyí tó lọ́ra sí èyí tó yára jù láti bá àìní generator náà mu.
4. Ẹ̀rọ ìṣẹ̀dá: yí ìyípo padà sí iná mànàmáná.
5. Ayípadà/Ayípadà: ó ń yí àwọn ànímọ́ iná mànàmáná (fóltéèjì/ìgbàkúgbà) padà kí ó lè dúró ṣinṣin kí ó sì bá àwọ̀n náà mu.
6. Ẹ̀rọ Ayípadà: Ó ń mú kí fóltéèjì pọ̀ sí i kí ó lè ṣeé gbé kiri dáadáa.
7. Ètò ìṣàkóso: ó ń ṣe àkóso ìtọ́sọ́nà turbine (yaw), igun ìpele abẹfẹlẹ, iyàrá yíyípo, àti ààbò.
Ó ṣe pàtàkì láti kíyèsí pé ìṣẹ̀dá iná mànàmáná afẹ́fẹ́ máa ń yípadà nítorí ìyípadà iyàrá afẹ́fẹ́. Nítorí náà, àwọn ẹ̀rọ itanna agbára àti àwọn ètò ìṣàkóso ṣe pàtàkì fún ìṣẹ̀dá agbára tí ó dúró ṣinṣin.
4. Iru Awọn Generator ninu Awọn Turbines Afẹfẹ
Oriṣiriṣi awọn ẹrọ ina lo wa ti a maa n lo ninu awọn ile-iṣẹ agbara afẹfẹ. Yiyan iru ẹrọ ina ni a maa n lo nipasẹ iwọn turbine, awọn ibeere ṣiṣe daradara, idiyele, ati idiju itọju.
a) Ẹ̀rọ Induction (Ẹrọ Induction Asynchronous)
Àwọn ohun èlò ìṣẹ̀dá induction ni a lò fún ìgbà àkọ́kọ́ nínú àwọn ohun èlò ìṣiṣẹ́ afẹ́fẹ́ àti nínú àwọn èrò kan tí ó tẹnu mọ́ ìrọ̀rùn.
Pupọ:
- Ilé ti o rọrun ati ti o lagbara
– Itọju ti o rọrun pupọ
– Awọn idiyele kekere
Aini:
– Nilo agbara ifaseyin (nigbagbogbo lati inu akoj tabi kapasito kan)
– Iṣakoso iyara ko rọrun rara laisi awọn eto afikun
– Lilo daradara le kere si labẹ awọn ipo iyara iyipada
Àwọn ẹ̀rọ ìpèsè induction dára fún àwọn ètò tí a so mọ́ grid pẹ̀lú àwọn ìṣàkóso tí kò díjú púpọ̀, bó tilẹ̀ jẹ́ pé ìmọ̀ ẹ̀rọ òde òní ń tẹ̀síwájú sí àwọn ọ̀nà ìyípadà iyàrá.
b) Ẹ̀rọ ìṣiṣẹ́ ìfàmọ́ra oní-méjì (DFIG)
DFIG jẹ́ irú ẹ̀rọ amúṣẹ́dá induction tó gbajúmọ̀ gan-an nínú àwọn ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ tó tóbi (tóbi) nítorí pé ó ń gba agbára láti ṣiṣẹ́ ní iyàrá tó yàtọ̀ pẹ̀lú ẹ̀rọ amúṣẹ́dá tí kò nílò láti mú agbára náà 100% lọ́wọ́.
Nínú DFIG, a so stator pọ̀ mọ́ grid náà tààrà, nígbà tí rotor náà so mọ́ converter (nípasẹ̀ àwọn òrùka slip). Converter náà ń ṣe àkóso ìṣàn rotor láti ṣàkóso folti àti ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ tí ó jáde.
Pupọ:
- Iṣiṣẹ iyara iyipada (gbigba agbara afẹfẹ daradara diẹ sii)
– Iwọn oluyipada kere ju eto oluyipada kikun lọ.
– Iṣakoso agbara ti nṣiṣe lọwọ ati ti nṣiṣe lọwọ to dara julọ
Aini:
– Lilo awọn oruka fifọ (itọju giga)
– Eto ti o nira diẹ sii
DFIG n di yiyan olokiki nitori adehun to dara laarin idiyele ati iṣẹ ṣiṣe.
c) Ẹ̀rọ amúṣiṣẹ́pọ̀ (Ẹrọ amúṣiṣẹ́pọ̀)
Àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dára aláfọwọ́ṣe lè lo àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dára tí ó dúró pẹ́ (PMSGs) tàbí àwọn kọ́ọ̀lì pápá. A ń lo PMSGs ní àwọn àwòrán òde òní, pàápàá jùlọ fún àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dára tí kò ní àpótí (taara-wakọ̀).
Pupọ:
– Ṣiṣe ṣiṣe giga, paapaa PMSG
- O le ṣiṣẹ daradara ni awọn iyara kekere
– O dara fun awakọ taara nitorinaa dinku awọn paati ẹrọ
Aini:
– Nilo ẹrọ iyipada agbara (nigbagbogbo ẹrọ iyipada kikun)
– Àwọn oofa tí ó wà títí láé máa ń mú kí owó náà pọ̀ sí i, wọ́n sì máa ń gbára lé ohun èlò.
– Awọn eto iṣakoso ti o nira diẹ sii ati ẹrọ itanna agbara
Àwọn turbine tí a ń wakọ̀ taara pẹ̀lú PMSGs sábà máa ń jẹ́ kí ó dákẹ́ jẹ́ẹ́, wọ́n sì nílò ìtọ́jú àpótí ìdìpọ̀ díẹ̀, ṣùgbọ́n owó ìbẹ̀rẹ̀ lè ga jù bẹ́ẹ̀ lọ.
5. Báwo ni ẹ̀rọ amúlétutù afẹ́fẹ́ ṣe ń ṣiṣẹ́ nínú ìṣẹ̀dá agbára (ní ìgbésẹ̀ kọ̀ọ̀kan)
Láti mú kí ó yéni kedere, èyí ni bí a ṣe ń ṣe ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ láti afẹ́fẹ́ sí iná mànàmáná:
1. Afẹ́fẹ́ ló ń yí abẹ́ náà padà
Apẹrẹ aerodynamic ti awọn abe naa n mu ki o gbe soke, eyiti o mu ki rotor naa yiyi. Eto pitch naa n ṣatunṣe igun abẹfẹlẹ fun aabo to dara julọ.
2. A fi iyipo naa ranṣẹ si ọpa naa
Rotor naa n wakọ ọpa akọkọ. Iyara iyipo rotor maa n lọ silẹ (fun apẹẹrẹ, 10–20 rpm ninu awọn turbines nla).
3. Àpótí ìṣiṣẹ́ máa ń mú kí rpm pọ̀ sí i (tí ó bá wà)
Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn turbines ló máa ń lo àpótí ìṣiṣẹ́ láti mú kí iyàrá náà pọ̀ sí ọgọ́rọ̀ọ̀rún tàbí ẹgbẹẹgbẹ̀rún rpm láti bá ẹ̀rọ ìṣiṣẹ́ pàtó náà mu. Nínú àwọn turbines tí a ń wakọ̀ taara, a kò gbé ìgbésẹ̀ yìí kúrò.
4. Ẹ̀rọ amúṣẹ́dá náà yí agbára ẹ̀rọ padà sí iná mànàmáná AC.
Rotor generator naa n yipo, o si n ṣẹda iyipada ninu iṣan oofa ninu stator, ti o si n yọrisi folti AC.
5. Awọn ẹrọ itanna agbara n mu ina duro
Bí iyàrá turbine bá ṣe ń yípadà, ìgbà tí generator náà bá ń jáde àti fóltéèjì náà á máa yípadà. Ẹ̀rọ ìyípadà/ẹ̀rọ ìyípadà yí èyí padà sí iná mànàmáná pẹ̀lú àwọn ànímọ́ tó yẹ (fún àpẹẹrẹ, 50 Hz tàbí 60 Hz àti fóltéèjì pàtó kan).
6. Ẹ̀rọ ìyípadà náà ń mú kí fóltéèjì pọ̀ sí i
A máa ń mú kí fóltéèjì náà pọ̀ sí i láti dín àdánù agbára kù nígbà tí a bá ń gbé e jáde. Lẹ́yìn náà, a máa ń pín iná mànàmáná náà sí orí ẹ̀rọ náà tàbí kí a lò ó ní agbègbè rẹ̀.
7. Iṣakoso ati aabo jẹ ki awọn iṣẹ wa ni ailewu
Tí afẹ́fẹ́ bá lágbára jù, ètò náà yóò dín agbára kù (pípè) tàbí kí ó dá turbine dúró (gé-out) fún àwọn ìdí ààbò. Ètò náà tún ń dáàbò bo ara rẹ̀ lọ́wọ́ àwọn ìlọsókè foliteji, àìdọ́gba, àti ìdènà grid.
6. Ìṣiṣẹ́ àti àwọn ohun tó ń nípa lórí iṣẹ́ ẹ̀rọ amúṣẹ́dá
Ọpọlọpọ awọn okunfa ni ipa lori iṣẹ ti ẹrọ amuṣiṣẹ afẹfẹ, pẹlu:
– Iyara afẹfẹ: agbara afẹfẹ n pọ si ni ibamu pẹlu kuubu iyara afẹfẹ, nitorinaa awọn iyipada kekere ni ipa nla.
– Apẹrẹ turbine (ipo, opin rotor): pinnu iye agbara afẹfẹ ti a le gba.
– Iru ati iṣakoso ẹrọ ina: awọn eto iyara iyipada pẹlu awọn iyipada ode oni maa n munadoko diẹ sii ni awọn ipo afẹfẹ oriṣiriṣi.
– Awọn adanu ẹrọ: fun apẹẹrẹ ninu apoti gearbox, awọn bearings ati idimu.
– Àdánù iná mànàmáná: àdánù bàbà nínú ìkòkò náà, àdánù oofa nínú mojuto rẹ̀, àti àdánù nínú ìyípadà náà.
– Iwọn otutu ati didara itọju: ooru ti o pọ ju dinku ṣiṣe daradara ati mu ki awọn paati bajẹ.
Ní ìṣe, kìí ṣe gbogbo agbára afẹ́fẹ́ ni a lè yí padà sí iná mànàmáná. Ààlà ìmọ̀ kan wà tí a mọ̀ sí Betz Limit, èyí tí ó sọ pé agbára afẹ́fẹ́ tó tó 59,3% ló lè gba nípasẹ̀ rotor. Àwọn tó kù yóò sọnù gẹ́gẹ́ bí ìrúkèrúdò àti afẹ́fẹ́, èyí tí ó gbọ́dọ̀ máa rìn kọjá turbine náà.
7. Ìparí
Ẹ̀rọ amúlétutù afẹ́fẹ́ jẹ́ ohun pàtàkì kan tí ó ń yí ìyípo ẹ̀rọ padà sí agbára iná mànàmáná nípasẹ̀ ìfàmọ́ra elektromagnetic. Oríṣiríṣi àwọn ẹ̀rọ amúlétutù—láti ìfàmọ́ra sí DFIG sí ìsopọ̀mọ́ra oofa títíláé—ni a yàn ní ìbámu pẹ̀lú àdéhùn láàárín ìṣedéédé, iye owó, ìrọ̀rùn ìtọ́jú, àti àwọn ohun tí a nílò láti ṣàkóso. Nínú àwọn oko afẹ́fẹ́ òde òní, ẹ̀rọ amúlétutù náà ń ṣiṣẹ́ pẹ̀lú àpótí ìṣiṣẹ́ (tàbí ìwakọ̀ taara), ètò ìṣàkóso, àti ẹ̀rọ itanna agbára láti ṣe iná mànàmáná tí ó dúró ṣinṣin láìka àwọn ipò afẹ́fẹ́ sí. Pẹ̀lú ìlọsíwájú nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ ohun èlò, ẹ̀rọ itanna agbára, àti àwọn ètò ìṣàkóso, àwọn ẹ̀rọ amúlétutù afẹ́fẹ́ ń tẹ̀síwájú láti di èyí tí ó munadoko síi àti èyí tí ó ṣeé gbẹ́kẹ̀lé, tí ó ń mú kí ipa agbára afẹ́fẹ́ lágbára sí ojútùú pàtàkì sí ọjọ́ iwájú agbára mímọ́ tónítóní àti tí ó túbọ̀ wà pẹ́ títí.
Tí o bá fẹ́, mo lè ṣe àtúnṣe àpilẹ̀kọ yìí sí irú ìwé ilé-ẹ̀kọ́/kẹ̀ẹ̀jì, fi àtẹ ìṣàfihàn kún un, tàbí kí n fi apá pàtàkì kan kún un lórí àwọn ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ kékeré (tí kò ní ọ̀nà àgbékalẹ̀).
