توربین بادی وبررسی انواع ژنراتور
مقدمه توربین های بادی مولد برق اولیه که برای مناطق روستایی طراحی شده بود بطور مستقیم به ژنراتور متصل می شدند. یعنی دور ژنراتور همان دور توربین بود. اما در…
توربین سه پره
توربین سه پره
هدف سمینار
سعی بر این است که ضمن بررسی انواع ژنراتورهای موجود به بررسی مزایا و معایب هر یک از انواع ژنراتورها پرداخته شود
و در نهایت مولدی مناسب، جهت نیروگاههای بادی پیشنهاد گردد.
انواع ژنراتورها در توربین های بادی مولد جریان مستقیم مولد جریان متناوب ( ژنراتور سنکرون یا القایی)
ژنراتور DC و مزایا و معایب الف: مزایا 1-اتصال مستقیم 2 -کنترل ساده سطح ولتاژ خروجی
روشهای کنترل سطح ولتاژ خروجی ژنراتور dc 1- با تغییر دور که در نیروگاه بادی دور متغیر, باعث تغییر سطح ولتاژ ژنراتور DC می گردد. این تغییرات معمولاً شدت زیادی داشته و بیشتر عامل مزاحمی به حساب می آید. 2- با تغییر جریان تحریک (توسط مقاومت تنظیم با دستگاه برشگر یا Chopper در یک مدار تحریک) 3- با بریدن موج خروجی ولتاژ توسط برشگر یا Chopper در مدار قدرت و خروجی
ب:معایب ژنراتور های DC هزینه نسبتاً زیاد ، هزینه نگهداری و احتمال خرابی بیشتری نسبت به انواع AC سیستم جاروبک و کموتاتورها کماکان حائز اهمیت می باشند.
مطلوب ترین ژنراتور DC برای دور متغیر ژنراتور DC شنت با جریان تحریک قابل کنترل، پیچیدگی ژنراتور کمپوند را نداشته و از آن ساده تر می باشد . جریان میدان ژنراتور شنت می تواند به چند طریق کنترل گردد. چون دور در محدوده خاصی تغییر وضعیت می دهد لذا عامل متغیر ولتاژ به لحاظ تغییر دور بایستی به طریقی جبران گردد. جبران تغییرات فوق از طریق افزایش یا کاهش جریان تحریک میسر می شود.
مدار معادل ژنراتور DC شنت
مقایسه مشخصه های خارجی مولدها جریان مستقیم
ژنراتور سنکرون و مزایا و معایب 1- از ژنراتور DC ساده تر بوده ، لذا از این لحاظ بر آن ارجحیت دارد. 2- ژنراتور سنکرون با سیستم پیشنهادی دور متغییر نیازمند یک طبقه یکسو ساز است. در حالی که ژنراتور DC برق AC را مستقیماً در اختیار قرار می دهد. 3-امپدانس سری ژنراتور سنکرون (Xs ) در فرکانسهای مختلف متفاوت می باشد در حالی که در مورد ماشین DC چنین نیست. 4-ژنراتور DC و سنکرون در مورد تحریک دارای خصوصیات مشابه بوده هر دو تقریباً یکسان کنترل می گردند. 5- یکسو ساز ژنراتور سنکرون چنانچه ژنراتور از نوع آهنربای دائم باشدبایستی تمام کنترل باشد
ماشینهای القایی
مزایای یک ژنراتور القایی را می توان در عوامل کاربرد ایزوله، بهای کم واحد تولیدی، رتور بدون جاروب، ساختمان ساده و محکم ( رتور قفسه سنجابی ) عدم وجود منبع DC جداگانه ای برای تحریک، نگهداری آسان دانست. در ضمن لازم نیست که رتور را به طور مداوم در سرعتی ثابت چرخاند. به خاطر مزایای فوق و سادگی کنترل نسبت به ژنراتور سنکرون و قابلیت اطمینان بالا باعث شده این ژنراتور انتخاب بسیار مناسبی برای نیروگاه های بادی باشد.
ژنراتور القایی متصل به شبکه (GCIG) ژنراتور های القایی خود تحریک (SEIG)
ژنراتور القایی متصل به شبکه (GCIG)
زمانی که نیروگاه بادی در نزدیکی شبکه ای بزرگ تاسیس می گردد، می توان ژنراتور القایی را به شبکه موجود متصل نمود. در این حالت ژنراتور القایی جریان اکتیو به شبکه تزریق نموده و جریان راکتیو از شبکه اخذ می نماید که به این حالت, تحریک خارجی نیز گفته می شود. در این حالت فرکانس و ولتاژ شبکه به ژنراتور القایی تحمیل گشته و کافیست تنها ژنراتور را تحت سرعتی بزرگتر از سرعت سنکرون بگردش در آورد و فرکانس خروجی مستقل از سرعت می باشد
اگر میزان توان راکتیوی که ژنراتور القایی از شبکه جذب می کند از میزان قدرت اکتیوی که تولید میکند تجاوز نماید. که این مشخصه نامطلوب، یک تحمیل غیر ضروری به شبکه واحدهای سنکرون متصل به شبکه وارد می آورد و در نتیجه ممکن است، سیستم را از لحاظ شرایط تنظیم ولتاژ ضعیف نماید
روش های جبران توان راکتیو مورد نیاز هر ژنراتور القایی
استفاده از جبران کننده های سنکرون
استفاده از خازنهای ثابت
خازنهای ثابت با راکتورهای موازی قابل قطع و وصل
استفاده از خازنهای قابل قطع و وصل
تغییرات مقدار خازن با افزایش سرعت روتور ژنراتور آسنکرون
ب : ژنراتور های القایی خود تحریک (SEIG)
جریان مغناطیسی مورد نیاز و به تعبیر دیگر توان راکتیو مورد نیاز برای تولید یک میدان مغناطیسی دوار در ژنراتور القایی توسط مجموعه های خازنی که با ترمینالهای ژنراتور به صورت موازی متصل شده اند تامین می گردد
طریقه اتصال خازن تحریک سه فازه به ژنراتور القایی
مبدل قدرت 1- شامل یک یکسو کننده (AC به DC)، 2-ذخیره کننده انرژی (معمولاً خازن) 3-اینورتر (DC به AC با فرکانس قابل کنترل)
تقسیم بندی اینورترها براساس عملکرد سرعت متغیر
1: اینورتر منبع ولتاژ (VSI)
2: اینورتر منبع جریان (CSI)
) این دو، دوگان یکدیگرند)
از آنجا که ژنراتورها انرژی را به شبکه تحویل می دهند، لازم است که از یک مبدل دو طرفه برای آنها استفاده کنیم. یک مبدل دو طرفه کامل، عملکرد چهار ربعی (یعنی مقادیر rms مثبت/منفی جریان و ولتاژ) را تضمین میکند که هر دو کارکرد موتوری و ژنراتوری را مهیا می سازد
نتیجه گیری
در ژنراتورهای DC می توان ژنراتور DC شنت را به عنوان بهترین نوع ژنراتور انتخاب کرد .
در ژنراتورهای AC با توجه به اینکه سرعت باد متغیر می باشد از بین ژنراتورهای سنکرون و آسنکرون می توان ژنراتور آسنکرون را ترجیح داد و همچنین از بین خود ژنراتورهای آسنکرون روتور سیم پیچی شده و روتور قفسه سنجابی، ژنراتور روتور سیم پیچی شده با توجه به اینکه گشتاور راه اندازی بالایی دارد می توان انتخاب کرد.