כיצד פועלות טורבינות רוח תעשייתיות חזקות

התגובה הטבעית של האטמוספירה לחימום לא אחיד של שכבותיה השונות היא רוח. הירידות הנובעות בלחץ האטמוספרי גורמות לרוח לנשוב מאזורי לחץ גבוה לאזורים של לחץ נמוך, וככל שהפרש הלחצים גדול יותר, הרוח חזקה יותר - כך מהירותה גבוהה יותר. תיאורטית, ההערכה היא שעד 2% מקרינת השמש מומרת לאנרגיית רוח מכנית עקב התנועה הטבעית של האוויר באטמוספרה.

ידוע שהטופוגרפיה של אזור מסוים יכולה להגביר את הרוח או להגביל את זרימת האוויר. אז, באזורים של רכסי הרים, מעברים, ליד קניוני נהרות, התנאים להתקנת טורבינות רוח הם באמת אידיאליים. ואם נזכור שהכוח שניתן לקבל מהרוח הוא פרופורציונלי למסת האוויר העוברת בטורבינה ולקוביית מהירותה, אז קל להבין את הסיכויים שנפתחים במהירות בכיוון זה.

רוח היא ללא ספק אחד המקורות המתחדשים המבטיחים ביותר של אנרגיה טבעית.לא בכדי במדינות רבות, שנה אחר שנה, נבנות יותר ויותר חוות רוח, חוות רוח, בפרט, בחלקי החוף של הים, האוקיינוסים ובמישורים.

האופי הסוער של הרוח אינו תורם לאספקה ​​יציבה של רשתות חשמל, ולכן צבירת אנרגיה לצורך שימוש נוסף בה הופכת למשימה חשובה. אבל המשימה הזו נפתרת - מערכות אחסון סוללות תעשייתיות ופרטיות נבנות, ננקטים צעדים כדי להבטיח אספקת חשמל ללא הפרעה.

ועכשיו אנחנו יכולים לומר בביטחון שגנרטור רוח תעשייתי רב עוצמה (כגון Enercon E-126) בהספק של 6-8 MW, המשולב במערכת אספקת החשמל של עיר קטנה, יוכל לספק את צרכי תושביה וצרכי ​​התשתית המחושמלת.

עם זאת, בואו נגיע לנקודה ונבחן את המכשיר של גנרטור רוח תעשייתי. הרי כל מחולל רוח הוא תוצר של מחשבה הנדסית קפדנית, תוצאה של חישובים מדויקים ותכנון ארוך להשגת ממיר יעיל ואמין של אנרגיית רוח לאנרגיה חשמלית, ולכן כל פרט במבנה ענק אינו מקרי. . לדוגמה, נתייחס לעיצוב של גנרטור הרוח Enercon E-126 ונבחן את חלקיו העיקריים.

מִגדָל

המגדל (7), בגובה עשרות מטרים, הוא תומך של גנרטור רוח תעשייתי. הוא עשוי כולו מבטון מזוין על ידי יציקה רציפה בטפסות או מורכב מטבעות בטון מזוין קצרות המורכבות זו על גבי זו ברצף ומחוברות באמצעות משיכת כבלי מסגרת דרכן.הבטון המזוין חזק דיו כדי להחזיק טורבינה כבדה ונוזל מעלה, כמו גם לעמוד בעומס הנובע מהפעלת טורבינת הרוח, ומונע מהמבנה להתהפך.

בסיס המגדל נשען על בסיס בטון מזוין (8), שמשקלו פרופורציונלי למשקל המגדל עצמו. לדוגמא, לטורבינת הרוח Enercon E-126 משקל כולל של כ-6,000 טון. התמיכה אינה גלילית בצורתה, בעלת צורה קרובה יותר לקונוס קטום מאשר לגליל. מורחב בבסיסו, המגדל מחזיק היטב את כל המבנה במצב הנכון.

להבים ורוטור

הלהבים (6) והרוטור (5) של טורבינת רוח תעשייתית עשויים מסיב מרוכב מיוחד המבוסס על פלדה, הלהבים מורכבים מקטעים נפרדים או עשויים כמונוליט, בהתאם להיקפם. ככלל, ברגים ורכזת משמשים לחיבור הלהבים לרוטור. הלהבים עצמם מחוברים לרכזת, והרכזת מחוברת ישירות לרוטור הגנרטור.

סיבוב הטורבינה סביב המגדל

כדי לסובב את הטורבינה סביב המגדל, א מנוע אסינכרוני (3) מחובר באמצעות גלגל השיניים לטבעת שבבסיס המטוס. בהתאם לגודל גנרטור הרוח והכוח שלו, יכולים להיות בין אחד לשלושה מנועים כאלה.

גנרטור

אם יחידות קודמות הדומות בעיצובן לגנרטורים סינכרוניים סטנדרטיים שימשו כגנרטורים לטורבינות רוח, אז בתחילת שנות ה-2000 הופיע חידוש כזה כמו גנרטור טבעת (1). כאן רוטור הטורבינה המחובר לרכזת הוא גם רוטור הגנרטור.

פיתולי עירור עצמאיים ממוקמים על רוטור הטבעת, ויוצרים קטבים מגנטיים, ובהתאמה על הסטטור של מתפתל הסטטור. סלילה הסטטור מחולקת לחלקים (במקרה של Enercon E -126 - לארבעה חלקים), שכל אחד מהם מחובר למיישר נפרד. בקר הגנרטור ממוקם בחדר המכונות (2) של המטוס.

ממיר מתח

לאחר התיקון, מסופק מתח ישר של 400 וולט למהפך (4) המותקן בבסיס המגדל, שם האנרגיה מומרת לזרם חילופין ולאחר טרנספורמציה מסופקת לקו החשמל.

בחנו את מרכיבי המפתח של טורבינת רוח תעשייתית מודרנית באמצעות הדוגמה של דגם ה-Enercon E-126, שהותקן לראשונה בסמוך לעיר אמדן בגרמניה בשנת 2007. קיבולת הגנרטור עומדת כיום על 7.58 מגה-וואט, וזה מספיק כדי להפעיל 4,500 וילות עם חשמל כל השנה.

עד כה, אנרקון בנתה יותר מ-13,000 טורבינות רוח כאלה ברחבי העולם, כאשר ההספק המותקן שלהן כבר בשנת 2010 עולה על 2,846 מגוואט.