0
0

چگونه یک توربین بادی کار می کند

112 بازدید

توربین‌ بادی از باد – یک منبع انرژی تجدیدپذیر تمیز، رایگان و به طور گسترده در دسترس – برای تولید برق استفاده می‌کنند. این صفحه یک نسخه متنی از انیمیشن تعاملی ارائه می دهد:  چگونه یک توربین بادی کار می کند .

چگونه یک توربین بادی کار می کند

یک توربین بادی انرژی باد را با استفاده از نیروی آیرودینامیکی پره های روتور که مانند بال هواپیما یا تیغه روتور هلیکوپتر عمل می کنند، به الکتریسیته تبدیل می کند. هنگامی که باد در سراسر تیغه جریان دارد، فشار هوا در یک طرف تیغه کاهش می یابد. اختلاف فشار هوا در دو طرف تیغه باعث بالا رفتن و کشش می شود. نیروی بالابر قوی تر از درگ است و این باعث چرخش روتور می شود. روتور به طور مستقیم (اگر یک توربین درایو مستقیم باشد) یا از طریق یک شفت و یک سری چرخ دنده (گیربکس) به ژنراتور متصل می شود که چرخش را سرعت می بخشد و به ژنراتور فیزیکی کوچکتر اجازه می دهد. این تبدیل نیروی آیرودینامیکی به چرخش ژنراتور باعث ایجاد الکتریسیته می شود.

چگونه یک نیروگاه بادی کار می کند

نیروگاه های بادی با داشتن مجموعه ای از توربین های بادی در یک مکان، برق تولید می کنند. محل قرارگیری نیروگاه بادی تحت تأثیر عواملی مانند شرایط باد، زمین اطراف، دسترسی به انتقال برق و سایر ملاحظات مکان است. در یک نیروگاه بادی در مقیاس ابزار، هر توربین الکتریسیته تولید می‌کند که به یک ایستگاه فرعی می‌رود و سپس به شبکه منتقل می‌شود، جایی که انرژی جوامع ما را تامین می‌کند.

تصویربرداری از نمای نیروگاه بادی انیمیشن چگونه توربین‌های بادی کار می‌کنند.

انتقال

خطوط انتقال برق را در ولتاژهای بالا در فواصل طولانی از توربین‌های بادی و سایر مولدهای انرژی به مناطقی که آن انرژی مورد نیاز است منتقل می‌کنند.

قاب ثابت از یک برج انتقال مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

مبدل ها

ترانسفورماتورها الکتریسیته AC (جریان متناوب) را با یک ولتاژ دریافت می کنند و ولتاژ را افزایش یا کاهش می دهند تا الکتریسیته را در صورت نیاز تحویل دهند. یک نیروگاه بادی از یک ترانسفورماتور افزایش دهنده برای افزایش ولتاژ (در نتیجه کاهش جریان مورد نیاز) استفاده می کند، که باعث کاهش تلفات برقی می شود که هنگام انتقال مقادیر زیاد جریان در فواصل طولانی با خطوط انتقال اتفاق می افتد. هنگامی که برق به یک جامعه می رسد، ترانسفورماتورها ولتاژ را کاهش می دهند تا آن را ایمن و قابل استفاده در ساختمان ها و خانه های آن جامعه کنند. 

قاب ثابت از تصویر نیروی باد در هر دو زمینه زمینی و فراساحلی با ترانسفورماتورهای برجسته در یک پنجره انیمیشن.

پست

یک پست، سیستم انتقال را به سیستم توزیع متصل می کند که برق را به جامعه می رساند. در داخل پست، ترانسفورماتورها الکتریسیته را از ولتاژ بالا به ولتاژ پایین تبدیل می کنند که می تواند با خیال راحت به مصرف کنندگان برق تحویل داده شود.

فریم ثابت یک ایستگاه فرعی مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

برج توربین بادی

این برج از فولاد لوله‌ای ساخته شده و ساختار توربین را پشتیبانی می‌کند. برج ها معمولاً در سه بخش هستند و در محل مونتاژ می شوند. از آنجایی که سرعت باد با افزایش ارتفاع افزایش می‌یابد، برج‌های بلندتر توربین‌ها را قادر می‌سازند تا انرژی بیشتری جذب کرده و برق بیشتری تولید کنند. باد در ارتفاع 30 متری (تقریباً 100 فوت) یا بالاتر نیز کمتر متلاطم است.

قاب ثابت از یک توربین مصور که برج توربین را در یک پنجره انیمیشن برجسته می کند.

جهت باد

طراحی توربین را تعیین می کند. توربین‌های رو به باد – مانند آنچه در اینجا نشان داده شده است – رو به باد هستند در حالی که توربین‌های رو به باد به سمت دور هستند. بیشتر توربین‌های بادی زمینی در مقیاس کاربردی، توربین‌های مخالف باد هستند.

قاب ثابت از یک توربین بادی مصور با یک فلش برجسته که جهت باد را در یک پنجره انیمیشن نشان می‌دهد.

بادگیر

بادگیر جهت باد را اندازه گیری می کند و با درایو انحراف ارتباط برقرار می کند تا توربین را به درستی نسبت به باد جهت دهی کند.

 

 

 

قاب ثابت از یک توربین مصور که یک بادگیر را در یک پنجره انیمیشن برجسته می کند.

بادسنج

بادسنج سرعت باد را اندازه گیری می کند و داده های سرعت باد را به کنترل کننده منتقل می کند.

قاب ثابت بادسنج مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

تیغه ها

بیشتر توربین ها دارای سه پره هستند که بیشتر از فایبرگلاس ساخته شده اند. پره های توربین از نظر اندازه متفاوت هستند، اما یک توربین بادی معمولی مدرن مستقر در زمین دارای پره های بیش از 170 فوت (52 متر) است. بزرگترین توربین، توربین بادی دریایی Haliade-X جنرال الکتریک است، با پره هایی به طول 351 فوت (107 متر) – تقریباً به اندازه طول یک زمین فوتبال. هنگامی که باد در سراسر تیغه جریان دارد، فشار هوا در یک طرف تیغه کاهش می یابد. اختلاف فشار هوا در دو طرف تیغه باعث بالا رفتن و کشش می شود. نیروی بالابر قوی تر از درگ است و این باعث چرخش روتور می شود.

قاب ثابت از یک توربین بادی با پره های برجسته در یک پنجره انیمیشن.

توربین گیربکس زمینی

پیشرانه در یک توربین با گیربکس از روتور، یاتاقان اصلی، شفت اصلی، گیربکس و ژنراتور تشکیل شده است. پیشرانه چرخش با سرعت کم و گشتاور بالا روتور توربین (مجموعه تیغه ها و هاب) را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. 

قاب ثابت یک ناسل توربین بادی مصور با گیربکس در یک باد متحرک.

ناسل

ناسل در بالای برج قرار دارد و شامل گیربکس، شفت های کم و پرسرعت، ژنراتور و ترمز است. برخی از ناسل ها بزرگتر از یک خانه هستند و برای یک توربین دنده ای 1.5 مگاواتی، می توانند بیش از 4.5 تن وزن داشته باشند.

قاب ثابت از ناسل توربین بادی مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

سیستم یاو

درایو انحراف، ناسل را روی توربین‌های رو به باد می‌چرخاند تا در صورت تغییر جهت باد، آن‌ها را رو به باد نگه دارد. موتورهای انحراف به درایو انحراف نیرو می دهند تا این اتفاق بیفتد.

توربین های بادگیر نیازی به درایو انحرافی ندارند زیرا باد به صورت دستی روتور را از آن دور می کند.

قاب ثابت از یک سیستم انحرافی توربین بادی مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

سیستم پیچ

سیستم گام زاویه پره های توربین بادی را نسبت به باد تنظیم می کند و سرعت روتور را کنترل می کند. با تنظیم زاویه پره های توربین، سیستم گام کنترل می کند که پره ها چقدر انرژی می توانند استخراج کنند. سیستم گام همچنین می تواند تیغه ها را “پر” کند و زاویه آنها را تنظیم کند تا نیرویی ایجاد نکند که باعث چرخش روتور شود. پر کردن پره‌ها باعث کند شدن روتور توربین می‌شود تا از آسیب دیدن ماشین در زمانی که سرعت باد برای کار ایمن بیش از حد است، جلوگیری کند.

قاب ثابت یک سیستم زمین توربین بادی مصور روی یک توربین بادی که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

هاب

قسمتی از پیشرانه توربین، پره های توربین در هاب که به محور اصلی توربین متصل است، قرار می گیرند.  

قاب ثابت از هاب توربین بادی که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

گیربکس

پیشرانه از روتور، یاتاقان اصلی، شفت اصلی، گیربکس و ژنراتور تشکیل شده است. پیشرانه چرخش با سرعت کم و گشتاور بالا روتور توربین (مجموعه تیغه ها و هاب) را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

قاب ثابت یک گیربکس توربین بادی مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

روتور

پره ها و توپی با هم روتور توربین را تشکیل می دهند.

قاب ثابت یک روتور توربین بادی مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

شفت کم سرعت

بخشی از پیشرانه توربین، شفت کم سرعت به روتور متصل می شود و بین 8 تا 20 چرخش در دقیقه می چرخد.

قاب ثابت یک شفت کم سرعت توربین بادی مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

بلبرینگ شفت اصلی

قسمتی از پیشرانه توربین، یاتاقان اصلی از محور چرخان با سرعت کم پشتیبانی می کند و اصطکاک بین قطعات متحرک را کاهش می دهد تا نیروهای وارده از روتور به شفت آسیب نرسانند.

قاب ثابت یک یاتاقان محور اصلی توربین بادی که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

شفت با سرعت بالا

بخشی از پیشرانه توربین، شفت پرسرعت به گیربکس متصل می شود و ژنراتور را به حرکت در می آورد.

قاب ثابت یک شفت پرسرعت توربین بادی مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

ژنراتور

ژنراتور توسط شفت با سرعت بالا هدایت می شود. سیم پیچ های مسی از طریق میدان مغناطیسی در ژنراتور می چرخند تا الکتریسیته تولید کنند. برخی از ژنراتورها توسط گیربکس هدایت می شوند (در اینجا نشان داده شده است) و برخی دیگر درایوهای مستقیم هستند که روتور مستقیماً به ژنراتور متصل می شود.

فریم ثابت یک ژنراتور توربین بادی مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

کنترل کننده

کنترلر به ماشین اجازه می دهد تا با سرعت باد حدود 7 تا 11 مایل در ساعت (مایل در ساعت) شروع به کار کند و وقتی سرعت باد از 55 تا 65 مایل در ساعت فراتر رفت، دستگاه را خاموش می کند. کنترل کننده توربین را در سرعت های بالاتر باد خاموش می کند تا از آسیب به قسمت های مختلف توربین جلوگیری کند. کنترل کننده را به عنوان سیستم عصبی توربین در نظر بگیرید.

فریم ثابت یک بلبرینگ کنترل‌کننده توربین بادی که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

ترمز

ترمزهای توربین مانند ترمزهای خودرو نیستند. ترمز توربین از چرخش روتور پس از خاموش شدن توسط سیستم گام جلوگیری می کند. هنگامی که پره های توربین توسط کنترلر متوقف می شوند، ترمز از حرکت پره های توربین جلوگیری می کند که برای تعمیر و نگهداری ضروری است.

قاب ثابت از ترمز توربین بادی مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

توربین بادی فراساحلی مستقیم

توربین‌های محرک مستقیم سیستم‌های ناسل را ساده می‌کنند و می‌توانند با اجتناب از مشکلات گیربکس، کارایی و قابلیت اطمینان را افزایش دهند. آنها با اتصال مستقیم روتور به ژنراتور برای تولید برق کار می کنند.

قاب ثابت از یک توربین بادی با محرک مستقیم مصور دریایی.

باد سنج و بادسنج با درایو مستقیم

بادگیر جهت باد را اندازه گیری می کند و با درایو انحراف ارتباط برقرار می کند تا توربین را به درستی نسبت به باد جهت دهی کند.

بادسنج سرعت باد را اندازه گیری می کند و داده های سرعت باد را به کنترل کننده منتقل می کند.

قاب ثابت از یک بادگیر مصور و بادسنج یک توربین بادی مستقیم در یک پنجره انیمیشن.

سیستم انحراف مستقیم درایو

موتورهای انحرافی نیروی محرک انحراف را تامین می‌کنند، که ناسل را روی توربین‌های رو به باد می‌چرخاند تا در هنگام تغییر جهت باد، آنها را رو به باد نگه دارد.

قاب ثابت از بادسنج توربین بادی با محرک مستقیم و بادگیر که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

تیغه های ژنراتور درایو مستقیم

بیشتر توربین ها دارای سه پره هستند که بیشتر از فایبرگلاس ساخته شده اند. هنگامی که باد در سراسر تیغه جریان دارد، فشار هوا در یک طرف تیغه کاهش می یابد. اختلاف فشار هوا در دو طرف تیغه باعث بالا رفتن و کشش می شود. نیروی بالابر قوی تر از درگ است و این باعث چرخش روتور می شود. تیغه های توربین Haliade X جنرال الکتریک 351 فوت (107 متر) طول دارند – تقریباً به اندازه طول یک زمین فوتبال!

قاب ثابت از پره‌های مولد باد با درایو مستقیم مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده‌اند.

سیستم مسیر مستقیم درایو

سیستم گام زاویه پره های توربین بادی را نسبت به باد تنظیم می کند و سرعت روتور را کنترل می کند. با تنظیم زاویه پره های توربین، سیستم گام کنترل می کند که پره ها چقدر انرژی می توانند استخراج کنند. سیستم گام همچنین می تواند تیغه ها را “پر” کند و زاویه آنها را تنظیم کند تا نیرویی ایجاد نکند که باعث چرخش روتور شود. پر کردن پره‌ها باعث کند شدن روتور توربین می‌شود تا از آسیب دیدن ماشین در زمانی که سرعت باد برای کار ایمن بیش از حد است، جلوگیری کند.

قاب ثابت از یک سیستم زمین توربین بادی مستقیم مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

دایرکت درایو هاب

پره های توربین در هابی که به ژنراتور توربین وصل است قرار می گیرند.

قاب ثابت یک هاب درایو مستقیم توربین بادی با محرک مستقیم که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

روتور مستقیم درایو

پره ها و توپی با هم روتور توربین را تشکیل می دهند.

قاب ثابت یک روتور توربین بادی با محرک مستقیم مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

ژنراتور درایو مستقیم

ژنراتورهای محرک مستقیم برای تولید برق به گیربکس متکی نیستند. آنها با استفاده از یک حلقه غول پیکر از آهنرباهای دائمی انرژی تولید می کنند که با روتور می چرخد ​​تا جریان الکتریکی را هنگام عبور از سیم پیچ های مسی ثابت تولید کند. قطر زیاد حلقه به ژنراتور این امکان را می دهد که هنگام چرخش با همان سرعت پره ها (8 تا 20 چرخش در دقیقه) قدرت زیادی ایجاد کند، بنابراین برای سرعت دادن به هزاران چرخش نیازی به گیربکس ندارد. در دقیقه دیگر ژنراتورها نیاز دارند.

قاب ثابت از یک ژنراتور توربین بادی با محرک مستقیم مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

کنترلر Direct-Drive

کنترلر به ماشین اجازه می دهد تا با سرعت باد حدود 7 تا 11 مایل در ساعت (مایل در ساعت) شروع به کار کند و وقتی سرعت باد از 55 تا 65 مایل در ساعت فراتر رفت، دستگاه را خاموش می کند. کنترل کننده توربین را در سرعت های بالاتر باد خاموش می کند تا از آسیب به قسمت های مختلف توربین جلوگیری کند. کنترل کننده را به عنوان سیستم عصبی توربین در نظر بگیرید.

قاب ثابت از یک کنترل‌کننده توربین بادی با محرک مستقیم مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

ترمز درایو مستقیم

ترمزهای توربین مانند ترمزهای خودرو نیستند. ترمز توربین از چرخش روتور پس از خاموش شدن توسط سیستم گام جلوگیری می کند. هنگامی که پره های توربین توسط کنترلر متوقف می شوند، ترمز از حرکت پره های توربین جلوگیری می کند که برای تعمیر و نگهداری ضروری است.

قاب ثابت از یک ترمز درایو مستقیم مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

یاتاقان روتور درایو مستقیم

یاتاقان روتور از شفت اصلی پشتیبانی می کند و اصطکاک بین قطعات متحرک را کاهش می دهد تا نیروهای وارده از روتور به شفت آسیب نرسانند.

قاب ثابت یک یاتاقان روتور توربین بادی با محرک مستقیم مصور که در یک پنجره انیمیشن برجسته شده است.

منبع:

https://www.energy.gov/eere/wind/how-wind-turbine-works-text-version

مطالب بیشتر:

مزایای خودروهای برقی برای محیط زیست

انرژی خورشیدی و بادی (مقایسه این دو انرژی)

صرفه جویی در مصرف آب تا انرژی پاک

 

دوره های آموزشی ما:

 

دوره جامع طراحی و نصب نیروگاه خورشیدی

طراحی و نصب توربین بادی

مدیریت پروژه نیروگاه خورشیدی

انرژی‌های تجدید پذیر وتجدید ناپذیر (مقایسه ,مزایا,معایب)

 

درباره آکادمی مازند سولار

آکادمی مازند سولار یک مجوعه پیشرو در زمینه نصب و فروش پنل‌های خورشیدی و انرژی‌های تجدیدپذیر و ارائه آموزش های حرفه ای در خصوص انرژی های تجدیدپذیر  است. هدف ما ارتقاء استفاده از انرژی‌های پاک و کاهش آلودگی هوا است. با تیمی متخصص و با تجربه ، ما برای ارائه راهکارهای انرژی‌های نوین و سازگار با محیط زیست آماده‌ایم. به ما بپیوندید و به یک آینده سبز و پرنشاط کمک کنید.

[وب‌سایت ما](mazandsolaracademy.ir) | تماس با ما:  09115607171 – 0113310544

آیا این مطلب را می پسندید؟
https://mazandsolaracademy.ir/?p=3558
اشتراک گذاری:
نویسنده
مطالب بیشتر
برچسب ها:

نظرات

0 نظر در مورد چگونه یک توربین بادی کار می کند

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.