Arbeitsprinzip der Windkraftanlage
Wie funktioniert die Windkraftanlage?
Es ist eine Luftturbine mit großen Schaufeln angebrachtauf der Oberseite eines tragenden Turms von ausreichender Höhe. Wenn Wind auf die Turbinenschaufeln schlägt, dreht sich die Turbine aufgrund der Konstruktion und Ausrichtung der Rotorblätter. Die Welle der Turbine ist mit einem elektrischen Generator gekoppelt. Die Leistung des Generators wird über Stromkabel gesammelt.
Arbeit der Windturbine
Wenn der Wind die Rotorblätter trifft, werden die Blätteranfangen zu drehen. Der Turbinenrotor ist mit einem Hochgeschwindigkeitsgetriebe verbunden. Das Getriebe wandelt die Rotordrehung von niedriger auf hohe Geschwindigkeit um. Die Hochgeschwindigkeitswelle vom Getriebe ist mit dem Rotor des Generators gekoppelt, und daher läuft der elektrische Generator mit einer höheren Geschwindigkeit. Ein Erreger wird benötigt, um die Magnetspule des Generatorfeldsystems mit der erforderlichen Erregung zu versorgen, damit diese die erforderliche Elektrizität erzeugen kann. Die an den Ausgangsanschlüssen des Wechselstromgenerators erzeugte Spannung ist sowohl zur Drehzahl als auch zum Feldfluß des Wechselstromgenerators proportional. Die Geschwindigkeit wird durch unkontrollierte Windenergie geregelt. Um die Gleichmäßigkeit der Ausgangsleistung von der Lichtmaschine aufrechtzuerhalten, muss die Erregung entsprechend der Verfügbarkeit natürlicher Windkraft gesteuert werden. Der Erregerstrom wird von einer Turbinensteuerung gesteuert, die die Windgeschwindigkeit erfasst. Dann wird die Ausgangsspannung des elektrischen Generators (Wechselstromgenerators) an einen Gleichrichter gegeben, wo der Wechselstromgeneratorausgang auf Gleichstrom gleichgerichtet wird. Dann wird dieser gleichgerichtete Gleichstromausgang an die Leitungswandlereinheit abgegeben, um ihn in einen stabilisierten Wechselstromausgang umzuwandeln, der schließlich mit Hilfe eines Aufwärtstransformators entweder in ein elektrisches Übertragungsnetz oder ein Übertragungsnetz eingespeist wird. Eine zusätzliche Einheit wird verwendet, um die internen Hilfseinrichtungen von zu versorgen Windkraftanlage (wie Motor, Batterie usw.) wird dies als interne Versorgungseinheit bezeichnet.
An einer modernen großen Windkraftanlage sind zwei weitere Steuermechanismen angebracht.
- Kontrolle der Ausrichtung der Turbinenschaufel.
- Kontrolle der Ausrichtung der Turbinenfläche.
Die Ausrichtung der Turbinenschaufeln ist geregeltvon der Basisnabe der Klingen. Die Schaufeln werden an der zentralen Nabe mit Hilfe einer rotierenden Anordnung über Zahnräder und einen kleinen Elektromotor oder ein hydraulisches Drehsystem befestigt. Das System kann je nach Ausführung elektrisch oder mechanisch gesteuert werden. Die Klingen werden in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit geschwenkt. Die Technik wird als Tonhöhensteuerung bezeichnet. Es bietet die bestmögliche Ausrichtung der Turbinenschaufeln entlang der Windrichtung, um eine optimierte Windkraft zu erzielen.
Die Ausrichtung der Gondel oder des gesamten Körpersder Turbine kann der Richtung der Änderung der Windrichtung folgen, um die mechanische Energiegewinnung aus dem Wind zu maximieren. Die Richtung des Windes wird zusammen mit seiner Geschwindigkeit von einem Windmesser (automatischen Geschwindigkeitsmessgeräten) mit Windfahnen erfasst, die an der Rückseite der Gondel angebracht sind. Das Signal wird an ein elektronisches Steuerungssystem auf Mikroprozessorbasis zurückgespeist, das den Giermotor steuert, der die gesamte Gondel mit einer Getriebeanordnung in Richtung der Luftturbine entlang der Windrichtung dreht.
Ein internes Blockschaltbild einer Windkraftanlage
