ПРИНЦИП РАБОТЫ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

THE PRINCIPLE OF OPERATION OF A WIND POWER PLANT

Nikita Dankev

student, Department of Digital Technologies and Platforms in the Electric Power Industry, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В данной статье описан принцип работы ветроэнергетической установки.

ABSTRACT

This article describes the principle of operation of a wind power plant.

Ключевые слова: ветроэнергетика, энергия ветра, ВИЭ.

Keywords: wind power, wind energy, renewable energy.

Ежегодно в мире количество потребляемой энергии только растёт. При этом большую часть энергии получают от тепловых электростанций и атомных электростанций. Получение энергии данными средствами наносит непоправимый вред окружающей обстановке. Существуют также способы получения энергии от гидроэлектростанций. Однако он актуален только для мест, где протекают реки.

С загрязнением экологии всё острее встаёт вопрос о поиске альтернативных источников получения энергии. Одним из таких источников является ветроэнергетическая установка.

Повсеместная доступность ветра является одним из главных преимуществ. К тому же, ресурсный потенциал ветра для выработки энергии бесконечен. Получение электроэнергии с помощью ветроэнергетической установки не только позволит в перспективах экономить на электроэнергии, но и сохранить экологию.

Выделяют несколько типов ветроэнергетических установок:

• Вертикальные;
• Горизонтальные.

Несмотря на конструктивные различия, принцип их работы существенно не различается.

Механическая энергия, получаемая от ветра с помощью ротора ветротурбины, преобразуется в электрическую энергию с помощью генератора и подается в электрическую сеть. Часто для преобразования крутящего момента используется зубчатая передача, чтобы можно было выбрать оптимальную скорость вращения ротора и генератора независимо от скорости ветра. С электрической стороны генератор должен быть рассчитан на номинальную частоту и напряжение сети с помощью трансформатора.

Мощность, получаемая от ротора ветротурбины и передаваемая на вал генератора, зависит от скорости ветра и скорости вращения ротора, как показано на рисунке 1. Кривые роста для медленных оборотов и кривые падения для высоких оборотов показывают четкий максимум. Кривые действительны для постоянного угла установки или углов установки лопастей.

При работе трехфазного генератора переменного тока, непосредственно подключенного к сети, ротор подается непосредственно в сеть с фиксированной частотой и с фиксированной скоростью вращения, пропорциональной этой частоте сети. В случае синхронной машины скорость вращения фиксируется точно; в случае асинхронной машины имеются небольшие отклонения в зависимости от нагрузки.

Рисунок 1. Диаграмма зависимости мощности роторной установки ветротурбины от ее оборотов и характеристическая кривая генератора на фиксированной (вертикальная линия около 7,5 м / с) и при переменных оптимальных оборотах (начиная примерно с 4 м/с)

Из-за неоптимального выхода энергии асинхронных или синхронных генераторов с прямой связью, из-за высоких нагрузок при переключении в цепи привода и сложности реализации требований к мощности на входе в сеть, эта концепция сегодня используется редко. Исключение составляют маломощные установки. Эта неоптимальная энергия показана вертикальной линией на диаграмме зависимости мощности (рисунок 1). При фиксированных скоростях вращения оптимальная мощность на кривой максимальной мощности может быть достигнута только при скорости ветра 7–8 м/с.

Список литературы:

1. Alois Schaffarczyk. Understanding Wind Power Technology. Theory, deployment and optimization. Wiley, 2014. – P.275.
2. Нурахмет Е. Е./, Гафаров А. А., Бенке М. С. Выбор электрогенераторов для ветроэнергетических установок // Молодой ученый [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://moluch.ru/archive/132/36983. – (Дата обращения: 19.04.2022).