Vēja enerģija ir viena no svarīgākajām atjaunojamās enerģijas pasaulē. Tāpēc mums ir labi jāzina, kāda ir tā darbība. The vēja turbīna Tas ir viens no šāda veida enerģijas pamatelementiem. Tam ir diezgan pilnīga darbība, un atkarībā no vēja parka, kurā mēs atrodamies, ir dažāda veida turbīnas.
Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim visu, kas jums jāzina par vēja turbīnu, tās īpašībām un to, kā tā darbojas.
Kas ir vēja turbīna
Vēja turbīna ir mehāniska ierīce, kas vēja enerģiju pārvērš elektroenerģijā. Ir izstrādātas vēja turbīnas lai vēja kinētisko enerģiju pārvērstu mehāniskā enerģijā, kas ir ass kustība. Tad turbīnas ģeneratorā šī mehāniskā enerģija tiek pārvērsta elektriskajā enerģijā. Saražoto elektroenerģiju var uzglabāt akumulatorā vai izmantot tieši.
Ir trīs fizikas pamatlikumi, kas regulē vēja pieejamo enerģiju. Pirmais likums nosaka, ka turbīnas saražotā enerģija ir proporcionāla vēja ātruma kvadrātam. Otrais likums nosaka, ka pieejamā enerģija ir proporcionāla asmens slauktajai zonai. Enerģija ir proporcionāla asmens garuma kvadrātam. Trešais likums nosaka, ka vēja turbīnas maksimālā teorētiskā efektivitāte ir 59%.
Atšķirībā no vecajām Kastīlijas La Mančas vai Nīderlandes vējdzirnavām, šajās vējdzirnavās vējš spiež asmeņus griezties, un mūsdienu vēja turbīnas izmanto sarežģītākus aerodinamikas principus, lai efektīvāk uztvertu vēja enerģiju. Faktiski iemesls, kāpēc vēja turbīna pārvieto lāpstiņas, ir līdzīgs iemeslam, kāpēc lidmašīna paliek gaisā, un tas ir saistīts ar fizisku parādību.
Vēja turbīnās rotora lāpstiņās tiek ģenerēti divu veidu aerodinamiskie spēki: vienu sauc par vilci, kas ir perpendikulāra vēja plūsmas virzienam, bet otru - par pretestību, kas ir paralēla vēja plūsmas virzienam. gaiss.
Turbīnas lāpstiņu konstrukcija ir ļoti līdzīga lidmašīnas spārna konstrukcijai un vējainā laikā uzvedas kā pēdējā. Lidmašīnas spārnā viena virsma ir ļoti apaļa, bet otra - salīdzinoši plakana. Kad gaiss cirkulē caur šīs konstrukcijas dzirnavu asmeņiem, gaisa plūsma caur gludo virsmu ir lēnāka nekā gaisa plūsma caur apaļo virsmu. Šī ātruma starpība savukārt radīs spiediena starpību, kas ir labāka uz gludas virsmas nekā uz apaļas virsmas.
Gala rezultāts ir spēks, kas iedarbojas uz dzinēja spārna gludo virsmu. Šo parādību sauc par "Venturi efektu", kas ir daļa no iemesla "pacelšanas" parādībai, kas savukārt tas izskaidro, kāpēc lidmašīna paliek gaisā.
Vēja ģeneratoru interjers
Vēja turbīnas lāpstiņas arī izmanto šos mehānismus, lai izraisītu rotācijas kustību ap savu asi. Asmens sekcijas dizains atvieglo rotāciju visefektīvākajā veidā. Ģeneratora iekšpusē notiek asmens rotācijas enerģijas pārvēršanas elektriskā enerģijā process pēc Faradeja likuma. Tajā jāiekļauj rotors, kas rotē vēja ietekmē, savienots ar ģeneratoru un rotējošo mehānisko enerģiju pārvērš elektroenerģijā.
Vēja turbīnas elementi
Katra elementa īstenotās funkcijas ir šādas:
- Rotors: Tas savāc vēja enerģiju un pārvērš to rotējošā mehāniskā enerģijā. Pat ļoti zema vēja ātruma apstākļos tā konstrukcijai ir izšķiroša nozīme pagriezienā. No iepriekšējā punkta var redzēt, ka lāpstiņu sekcijas dizains ir galvenais, lai nodrošinātu rotora rotāciju.
- Turbīnas sakabe vai atbalsta sistēma: pielāgot asmens rotācijas kustību ģeneratora rotora rotācijas kustībai, pie kuras tas ir savienots.
- Reizinātājs vai pārnesumkārba: Pie normāla vēja ātruma (starp 20-100 km / h) rotora ātrums ir zems, ap 10-40 apgriezieniem minūtē (apgr./min); Lai ražotu elektroenerģiju, ģeneratora rotoram jādarbojas ar 1.500 apgriezieniem minūtē, tāpēc gredzenam jābūt sistēmai, kas pārvērš ātrumu no sākotnējās vērtības uz galīgo vērtību. To panāk ar mehānismu, kas līdzīgs automašīnas dzinēja pārnesumkārbai, kas izmanto vairāku pārnesumu komplektu, lai pagrieztu ģeneratora kustīgo daļu ar ātrumu, kas piemērots elektroenerģijas ražošanai. Tajā ir arī bremze, lai apturētu rotora griešanos, ja vējš ir ļoti spēcīgs (vairāk nekā 80-90 km / h), kas var sabojāt jebkuru ģeneratora sastāvdaļu.
- Ģenerators: Tas ir rotora-statora mezgls, kas ģenerē elektroenerģiju, kas tiek pārnesta uz apakšstaciju caur kabeļiem, kas uzstādīti tornī, kas atbalsta radzeni, un pēc tam tiek ievadīts tīklā. Ģeneratora jauda svārstās no 5 kW vidējai turbīnai līdz 5 MW lielākajai turbīnai, lai gan jau ir 10 MW turbīnas.
- Orientācijas motors: Ļauj komponentiem griezties, lai novietotu lāpstiņu valdošā vēja virzienā.
- Atbalsta masts: Tas ir ģeneratora strukturālais atbalsts. Jo lielāka ir turbīnas jauda, jo lielāks ir lāpstiņu garums un līdz ar to lielāks augstums, kurā jāatrodas radzenei. Tas papildina torņa konstrukcijas sarežģītību, kurai jāatbalsta ģeneratora komplekta svars. Lāpstiņai jābūt arī ar augstu konstrukcijas stingrību, lai izturētu lielu vēju, to nesalaužot.
- Lāpstiņas un anemometri: ierīces, kas atrodas gondolu aizmugurē un kurās ir ģeneratori; tie nosaka virzienu un mēra vēja ātrumu, un iedarbojas uz asmeņiem, lai tos bremzētu, kad vēja ātrums pārsniedz slieksni. Pārsniedzot šo slieksni, pastāv turbīnas strukturāls risks. Tas parasti ir Savonious turbīnas tipa dizains.
Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par vēja turbīnu un tās īpašībām.