sistema de refrigeração
O gerador precisa ser resfriado enquanto estiver funcionando. Na maioria das turbinas eólicas, o gerador é colocado dentro do tubo e um grande ventilador é usado para resfriamento a ar; alguns fabricantes usam refrigeração a água. Os geradores refrigerados a água são menores e mais eficientes, mas essa abordagem requer um dissipador de calor na cabine para eliminar o calor gerado pelo sistema de refrigeração líquida.
Inicie e pare o gerador
Se você conectar ou desenrolar um grande gerador de turbina eólica à rede por meio de um interruptor comum, é provável que você danifique o gerador, a caixa de engrenagens e a grade adjacente.
Projeto da grade do gerador
As turbinas eólicas podem usar geradores síncronos ou assíncronos e conectar o gerador direta ou indiretamente à rede. Conexão direta à rede refere-se à conexão direta do gerador com a rede de CA. Conexão de rede indireta significa que a corrente da turbina eólica é passada através de uma série de equipamentos elétricos que são ajustados para corresponder à rede. Com um gerador assíncrono, esse processo de ajuste é feito automaticamente.
Lâmina de rotor
Perfil da lâmina do rotor (seção transversal)
As pás do rotor da turbina eólica parecem as asas de uma embarcação. Na verdade, os projetistas de pás de rotor projetam tipicamente a seção transversal da porção mais distal da lâmina para se assemelhar à asa de uma aeronave ortodoxa. No entanto, o perfil espesso da extremidade interna da lâmina é geralmente projetado especificamente para turbinas eólicas. A seleção de contornos para pás de rotor envolve muitos compromissos, como operação confiável e características de atraso. O contorno da lâmina é projetado para funcionar bem mesmo quando há sujeira na superfície.
Material da pá do rotor
A maioria das pás do rotor nas grandes turbinas eólicas é feita de plástico reforçado com fibra de vidro (GRP). O uso de fibra de carbono ou aramida como material de reforço é outra opção, mas essas lâminas não são econômicas para grandes turbinas eólicas. Madeira, madeira epóxi ou compósitos de fibra de madeira epóxi ainda não apareceram no mercado de pás de rotor, embora tenham evoluído nessa área. As ligas de aço e alumínio apresentam problemas como o peso e a fadiga do metal, e atualmente são utilizadas apenas em pequenas turbinas eólicas.
Caixa de velocidades da turbina de vento
Por que usar uma caixa de câmbio?
A energia gerada pela rotação do rotor da turbina eólica é transmitida ao gerador através do eixo principal, da caixa de engrenagem e do eixo de alta velocidade.
Por que usar uma caixa de câmbio? Por que não podemos dirigir o gerador diretamente pelo fuso?
Se usarmos um gerador normal e usarmos dois, quatro ou seis eletrodos diretamente conectados a uma rede trifásica de 50 Hz CA, teremos que usar uma turbina eólica com uma velocidade de 1000 a 3000 rpm. Para turbinas eólicas com um diâmetro de rotor de 43 m, isto significa que a velocidade no final do rotor é superior a duas vezes a velocidade do som. Outra possibilidade é construir um alternador com muitos eletrodos. Mas se você quiser conectar o gerador diretamente à rede, você precisa usar um gerador de 200 eletrodos para obter 30 rotações por minuto. Outro problema é que a massa do rotor do gerador precisa ser proporcional ao torque. Portanto, um gerador acionado diretamente pode ser muito pesado.
Menor torque, maior velocidade
Com a caixa de câmbio, você pode converter a velocidade mais baixa e maior torque no rotor da turbina eólica para maior velocidade e menor torque para o gerador. As caixas de engrenagens em turbinas eólicas normalmente têm uma relação de engrenagem única entre o rotor e a velocidade do gerador. Para uma máquina de 600 kW ou 750 kW, a relação de transmissão é de aproximadamente 1 a 50.
Uma caixa de engrenagens de 1,5 MW para turbinas eólicas é mostrada. Esta caixa de engrenagens é um tanto incomum porque os flanges são montados nos dois geradores em alta velocidade. O acessório laranja-amarelo montado no lado direito do gerador é um freio a disco de emergência acionado hidraulicamente. No fundo você pode ver a parte inferior da barquinha para uma turbina eólica de 1,5 MW
Dispositivo de guinada do motor de vento
O dispositivo de guinada do motor eólico é usado para girar o rotor da turbina eólica para a direção do vento.
Erro de guinada
Quando o rotor não está perpendicular à direção do vento, o motor do vento tem um erro de guinada. O erro de guinada significa que apenas uma pequena fração da energia do vento pode fluir na área do rotor. Se isso acontecer, o controle de guinada será uma excelente maneira de controlar a entrada de energia para o rotor da turbina eólica. No entanto, a parte do rotor que está perto da fonte de vento é submetida a mais força do que as outras partes. Por um lado, isso significa que o rotor tende a deflexionar automaticamente contra o vento, como é o caso das turbinas contra o vento ou a favor do vento. Por outro lado, isso significa que a lâmina se inclina para frente e para trás ao longo da direção da força à medida que cada rotação do rotor. Uma turbina eólica com erro de guinada suportará uma carga de fadiga maior do que uma turbina eólica que gere perpendicularmente à direção do vento.
Mecanismo de guinada
Turbinas eólicas em quase todos os eixos horizontais forçam a guinada. Ou seja, um mecanismo com um motor e uma caixa de engrenagens é usado para manter a turbina eólica defletida contra o vento. Esta figura mostra o mecanismo de guinada de uma turbina eólica de 750 kW. Podemos ver o guincho em torno da borda externa, assim como o motor de guinada interno e a roda de guinada. Quase todos os fabricantes de equipamentos contra o vento gostam de parar o mecanismo de guinada quando não é necessário. O mecanismo de guinada é ativado por um controlador eletrônico.
Contador de torção de cabo
O cabo é usado para transportar a corrente da turbina eólica para a parte inferior da torre. Mas quando a turbina eólica desvia acidentalmente em uma direção por muito tempo, o cabo ficará cada vez mais distorcido. A turbina eólica é, portanto, equipada com um contador de torção de cabo para lembrar ao operador que o cabo deve ser desapertado. Semelhante a todos os mecanismos de segurança em turbinas eólicas, o sistema é redundante. A turbina eólica também é equipada com um interruptor de puxar que é ativado quando o cabo é torcido demais.
