Cấu tạo động cơ tuabin điện gió thông thường

Tuabin điện Gió: Cấu Tạo, Nguyên Lý, ưu Và Nhược điểm (mysolar.vn)

Cấu tạo động cơ Tuabin điện gió thơng
thường
Động cơ Tuabin điện gió được xem như một chiếc máy phát điện sử dụng sức gió.
Chi tiết quan trọng nhất vẫn là chiếc motor điện một chiều. Thiết bị này sẽ dùng
cánh quạt cùng với nam châm có độ để đón lấy gió. Tuabin bao gồm:


Anemometer: Bộ đo lường tốc độ gió. Chúng có trách nhiệm truyền dữ
liệu của tốc độ gió đi tới bộ phận điểu khiển.



Blades: Đây là cánh quạt, khi gió thổi sẽ tạo lực vào cánh quạt. Làm quay
trục của động cơ tuabin và sau đó là dẫn tới các chuyển động liên hoàn
của hệ thống tuabin điện gió.



Brake: Bộ hãm (hay cịn được gọi là phanh), chúng dùng để dừng hoạt
động motor trong trường hợp khẩn cấp.



Rotor: Bộ phận này bao gồm các cánh quạt và trục.



Controller: Bộ điều khiển.



Gear box: Bộ phận hộp số. Trong bộ phần này, phần bánh răng của hệ
thống sẽ được nối với trục tốc độ cao và trục tốc độ thấp. Bánh răng này
không thể thiếu và chúng khá đắt tiền.



Generator: Bộ phận máy phát để phát ra nguồn điện.



High – speed shaft: Là trục chuyển động tốc độ cao của một máy phát.



Low – speed shaft: Ngược với High – speed shaft đó là trục chuyển động
tốc độ thấp.



Nacelle: Đây là phần vỏ của động cơ. Bao gồm lớp vỏ bọc ngoài và vỏ của
Rotor. Được dùng để làm lớp bảo vệ, che chở cho các thành phần chi tiết
cấu tạo bên trong của động cơ.



Pitch: Đây là bộ phận giữ cho rotor có thể tạo ra điện khi chúng quay
trong gió.

Cấu tạo Động cơ Tuabin điện gió

Nguyên lý hoạt động của turbine gió
Các turbine gió sẽ hoạt động, chuyển năng lượng của gió thành năng lượng cơ học
và phát ra điện. Turbine gió được đặt trên trụ cao để đón năng lượng gió giúp tốc
độ quay nhanh hơn và ít bị các luồng gió bất thường.


Khi có gió, chuyển động sẽ tác động lực, đẩy cho cánh quạt quay và dọc
theo trục của tuabin. Đó là phần lực cơ học mà cánh quạt tạo ra.



Từ đó, các bộ phận chuyển động khác của động cơ máy phát điện sẽ quay
khi kết nối với trục của tuabin. Đây chính là cơ chế tạo ra năng lượng tái
tạo. Nguồn điện từ năng lượng gió này nhằm phục vụ cho con người để sử
dụng cho các thiết bị trong đời sống sinh hoạt.


Cấu tạo và nguyên lý làm việc của tuabin gió - Trang tn Cơng ngh ệ & May móc Cơng nghi ệp
(technologymag.net)
Cấu tạo
– Anemometer: Bộ đo lường tốc độ gió và truyền dữ liệu tốc độ gió tới bộ điểu khiển.
– Blades – Cánh quạt: Gió thổi qua các cánh quạt và là nguyên nhân làm cho các cánh quạt chuyển
động và quay.
– Brake – Bộ hãm (phanh): Dùng để dừng rotor trong tình trạng khẩn cấp bằng điện, bằng sức nước
hoặc bằng động cơ.

– Controller – Bộ điều khiển: Bộ điều khiển sẽ khởi động động cơ ở tốc độ gió khoảng 8 đến 14

dặm/giờ tương ứng với 12 km/h đến 22 km/h và tắc động cơ khoảng 65 dặm/giờ tương đương với
104 km/h bởi vì các máy phát này có thể phát nóng.
– Gear box – Hộp số: Bánh răng được nối với trục có tốc độ thấp với trục có tốc độ cao và tăng tốc
độ quay từ 30 đến 60 vòng/ phút lên 1200 đến 1500 vòng/ phút, tốc độ quay là yêu cầu của hầu hết
các máy phát điện sản xuất ra điện. Bộ bánh răng này rất đắt tiền, nó là một phần của bộ động cơ
và tuabin gió.
– Generator – Máy phát: Dùng để phát ra điện.
– High – speed shaft: Trục truyền động của máy phát ở tốc độ cao.
– Low – speed shaft: Trục quay tốc độ thấp.
– Nacelle – Vỏ: Bao gồm rotor và vỏ bọc ngoài, toàn bộ được dặt trên đỉnh trụ và bao gồm các
phần: gear box, low and high – speed shafts, generator, controller, and brake. Vỏ bọc ngoài dùng
bảo vệ các thành phần bên trong vỏ. Một số vỏ phải đủ rộng để một kỹ thuật viên có thể đứng bên
trong trong khi làm việc.


– Pitch – Bước răng: Cánh được xoay hoặc làm nghiêng một ít để giữ cho rotor quay trong gió
khơng quá cao hay quá thấp để tạo ra điện.
– Rotor: Bao gồm các cánh quạt và trục.
– Tower – Trụ đỡ Nacelle: Được làm bằng thép hình trụ hoặc thanh dằn bằng thép. Bởi vì tốc độ gió
tăng lên nếu trụ càng cao, trụ đỡ cao hơn để thu được năng lượng gió nhiều hơn và phát ra điện
nhiều hơn.
– Wind vane: Để xử lý hướng gió và liên lạc với “yaw drive” để định hướng tuabin gió.
– Yaw drive: Dùng để giữ cho rotor luôn luôn hướng về hướng gió chính khi có sự thay đổi hướng
gió.
– Yaw motor: Động cơ cung cấp cho “yaw drive” định được hướng gió.


Tuabin gió hoạt động như thế nào
Một tuabin gió biến năng lượng gió thành điện bằng cách sử dụng lực khí động học từ cánh quạt,
hoạt động như cánh máy bay hoặc cánh quạt trực thăng. Khi gió chảy qua lưỡi dao, áp suất

khơng khí ở một bên lưỡi dao giảm. Sự khác biệt về áp suất khơng khí trên hai bên của lưỡi dao
tạo ra cả lực nâng và lực cản. Lực của thang máy mạnh hơn lực cản và điều này khiến cánh quạt
quay. Rotor kết nối với máy phát điện, trực tiếp (nếu đó là tuabin truyền động trực tiếp) hoặc
thông qua một trục và một loạt các bánh răng (hộp số) tăng tốc độ quay và cho phép một máy
phát điện nhỏ hơn về mặt vật lý. Bản dịch lực khí động học này để quay máy phát điện tạo ra
điện.
Làm thế nào một nhà máy gió hoạt động
Các nhà máy điện gió sản xuất điện bằng cách có một loạt các tuabin gió ở cùng một vị trí. Vị trí
của một nhà máy điện gió bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như điều kiện gió, địa hình xung quanh,
quyền truy cập vào truyền tải điện và các cân nhắc ngồi khác. Trong một nhà máy gió quy mơ
tiện ích, mỗi tuabin tạo ra điện chạy đến một trạm biến áp, nơi nó sau đó chuyển đến lưới điện
nơi nó cung cấp năng lượng cho cộng đồng của chúng ta.


Sự truyền
Đường dây truyền tải mang điện ở điện áp cao trên một khoảng cách dài từ tuabin gió và các
máy phát điện năng lượng khác đến các khu vực cần năng lượng đó.

Transformers
Máy biến áp nhận được điện AC (dòng điện xoay chiều) tại một điện áp và tăng hoặc giảm điện
áp để cung cấp điện khi cần thiết. Một nhà máy điện gió sẽ sử dụng máy biến áp bước lên để
tăng điện áp (do đó làm giảm dòng điện cần thiết), làm giảm tổn thất điện năng xảy ra khi truyền
một lượng lớn dòng điện trên khoảng cách dài với đường dây truyền tải. Khi điện đến một cộng
đồng, máy biến áp làm giảm điện áp để làm cho nó an tồn và có thể sử dụng được bởi các tòa
nhà và nhà ở trong cộng đồng đó.


Ga xép
Một trạm biến áp liên kết hệ thống truyền tải với hệ thống phân phối cung cấp điện cho cộng
đồng. Trong trạm biến áp, máy biến áp chuyển đổi điện từ điện áp cao sang điện áp thấp hơn sau

đó có thể được cung cấp an tồn cho người tiêu dùng điện.


Tháp tuabin gió
Được làm từ thép hình ống, tháp hỗ trợ cấu trúc của tuabin. Các tịa tháp thường có ba phần và
được lắp ráp tại chỗ. Bởi vì tốc độ gió tăng theo chiều cao, các tháp cao hơn cho phép tuabin thu
được nhiều năng lượng hơn và tạo ra nhiều điện hơn. Gió ở độ cao 30 mét (khoảng 100 feet)
hoặc cao hơn cũng ít hỗn loạn hơn.


Hướng gió
Xác định thiết kế của tuabin. Các tuabin gió ngược - giống như tuabin được hiển thị ở đây hướng vào gió trong khi các tuabin gió ngược hướng đi. Hầu hết các tuabin gió trên đất liền quy
mơ tiện ích là tuabin gió ngược.


Vane gió
Van gió đo hướng gió và giao tiếp với ổ đĩa ngáp để định hướng tuabin đúng cách đối với gió.


Máy đo gió
Máy đo gió đo tốc độ gió và truyền dữ liệu tốc độ gió đến bộ điều khiển.


Lưỡi
Hầu hết các tuabin có ba lưỡi dao được làm chủ yếu bằng sợi thủy tinh. Cánh tuabin có kích
thước khác nhau, nhưng một tuabin gió trên đất liền hiện đại điển hình có cánh quạt dài hơn 170
feet (52 mét). Tuabin lớn nhất là tuabin gió ngồi khơi Haliade-X của GE, với cánh quạt dài 351
feet (107 mét) - có chiều dài tương đương với một sân bóng đá. Khi gió chảy qua lưỡi dao, áp
suất khơng khí ở một bên lưỡi dao giảm. Sự khác biệt về áp suất khơng khí trên hai bên của lưỡi
dao tạo ra cả lực nâng và lực cản. Lực của thang máy mạnh hơn lực cản và điều này khiến cánh

quạt quay.


Tuabin hộp số trên đất liền
Hệ thống truyền động trên tuabin với hộp số bao gồm cánh quạt, vòng bi chính, trục chính, hộp
số và máy phát điện. Hệ thống truyền động chuyển đổi vịng quay tốc độ thấp, mơ-men xoắn cao
của rotor của tuabin (cánh quạt và lắp ráp trung tâm) thành năng lượng điện.


Nacelle
Nacelle nằm trên đỉnh tháp và chứa hộp số, trục tốc độ thấp và cao, máy phát điện và phanh. Một
số nacell lớn hơn một ngôi nhà và đối với một tuabin hướng 1,5 MW, có thể nặng hơn 4,5 tấn.


Hệ thống cưng
Ổ đĩa ngáp xoay nacelle trên các tuabin gió ngược để giữ cho chúng đối mặt với gió khi hướng
gió thay đổi. Các động cơ ngáp cung cấp năng lượng cho ổ đĩa ngáp để làm cho điều này xảy ra.
Tua bin gió xi khơng u cầu lái ngáp vì gió thổi cánh quạt ra khỏi nó.


Hệ thống pitch
Hệ thống sân điều chỉnh góc của cánh tuabin gió đối với gió, kiểm sốt tốc độ rotor. Bằng cách
điều chỉnh góc của lưỡi tuabin, hệ thống cao độ kiểm sốt lượng năng lượng mà lưỡi dao có thể
trích xuất. Hệ thống sân cũng có thể "lơng vũ" các lưỡi dao, điều chỉnh góc của chúng để chúng
khơng tạo ra lực khiến rotor quay. Lông cánh quạt làm chậm cánh quạt của tuabin để ngăn chặn
thiệt hại cho máy khi tốc độ gió quá cao để hoạt động an toàn.


Trung tâm
Một phần của hệ thống truyền động của tuabin, cánh tuabin phù hợp với trung tâm được kết nối

với trục chính của tuabin.


Hộp số
Hệ thống truyền động bao gồm rotor, vòng bi chính, trục chính, hộp số và máy phát điện. Hệ
thống truyền động chuyển đổi vịng quay tốc độ thấp, mơ-men xoắn cao của rotor của tuabin
(cánh quạt và lắp ráp trung tâm) thành năng lượng điện.


Cánh quạt
Các lưỡi dao và trung tâm với nhau tạo thành rotor của tuabin.


Trục tốc độ thấp
Một phần của hệ thống truyền động của tuabin, trục tốc độ thấp được kết nối với rotor và quay từ
8-20 vòng quay mỗi phút.


Vịng bi trục chính
Một phần của hệ thống truyền động của tuabin, ổ trục chính hỗ trợ trục tốc độ thấp quay và giảm
ma sát giữa các bộ phận chuyển động để các lực từ rotor không làm hỏng trục.


Trục tốc độ cao
Một phần của hệ thống truyền động của tuabin, trục tốc độ cao kết nối với hộp số và điều khiển
máy phát điện.


Generator
Máy phát điện được điều khiển bởi trục tốc độ cao. Cuộn dây đồng quay qua một từ trường trong

máy phát điện để sản xuất điện. Một số máy phát điện được điều khiển bởi hộp số (hiển thị ở
đây) và những người khác là ổ đĩa trực tiếp nơi rotor gắn trực tiếp vào máy phát điện.


Điều khiển
Bộ điều khiển cho phép máy khởi động ở tốc độ gió khoảng 7-11 dặm một giờ (mph) và tắt máy
khi tốc độ gió vượt quá 55-65 mph. Bộ điều khiển tắt tuabin ở tốc độ gió cao hơn để tránh thiệt
hại cho các bộ phận khác nhau của tuabin. Hãy nghĩ về bộ điều khiển như hệ thống thần kinh của
tuabin.


Hãm
Phanh tuabin không giống như phanh trong xe hơi. Một phanh tuabin giữ cho rotor quay sau khi
nó bị tắt bởi hệ thống sân. Một khi các cánh tuabin được dừng lại bởi bộ điều khiển, phanh giữ
cho các cánh tuabin di chuyển, đó là cần thiết để bảo trì.