1 / 30

VETERNÉ TURBÍNY

VETERNÉ TURBÍNY. Lukáš KALAMEN. Rozdelenie veterných turbín. existujú 2 základné typy moderných veterných turbín: turbíny s konštantnými otáčkami asynchrónne stroje s klietkou nakrátko turbíny s premenlivými otáčkami asynchrónne stroje s klietkou nakrátko

graham
Download Presentation

VETERNÉ TURBÍNY

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. VETERNÉ TURBÍNY Lukáš KALAMEN

  2. Rozdelenie veterných turbín • existujú 2 základné typy moderných veterných turbín: • turbíny s konštantnými otáčkami • asynchrónne stroje s klietkou nakrátko • turbíny s premenlivými otáčkami • asynchrónne stroje s klietkou nakrátko • asynchrónne stroje s vinutým rotorom • synchrónne stroje • synchrónne stroje s permanentnými magnetmi

  3. Turbíny s konštantnými otáčkami • indukčný generátor s klietkou nakrátko • konštantné otáčky (odchýlka max. ±2 %) • softštartér na obmedzenie nárazových prúdov • kompenzátor jalového výkonu na obmedzenie spotreby jalového výkonu zo siete

  4. Turbíny s premenlivými otáčkami • indukčný generátor s vinutým rotorom • premenlivé otáčky (±10 %) • zmena charakteristiky motora zmenou rotorového odporu – nehospodárna regulácia • neschopnosť nezávislého riadenia činného a jalového výkonu – potreba kompenzátora jalového výkonu

  5. Turbíny s premenlivými otáčkami • indukčný generátor s vinutým rotorom • premenlivé otáčky (±30 %) • menič v rotorovom obvode na sklzový výkon • nezávislé radenie činného a jalového výkonu • v súčasnosti najpoužívanejší systém

  6. Turbíny s premenlivými otáčkami • indukčný generátor s klietkou nakrátko • menič na plný výkon generátora • nezávislé radenie činného a jalového výkonu

  7. Turbíny s premenlivými otáčkami • synchrónny generátor s klasickým budením • menič na plný výkon generátora • menič pre budiace vinutie • nezávislé radenie činného a jalového výkonu

  8. Turbíny s premenlivými otáčkami • mnohopólovýsynchrónny generátor s klasickým budením • malé synchrónne otáčky rovné otáčkam vrtule • bez prevodovky • nezávislé radenie činného a jalového výkonu

  9. Turbíny s premenlivými otáčkami • synchrónny generátor s permanentnými magnetmi • bez elektromagnetického budenia • bez budiaceho meniča • nezávislé radenie činného a jalového výkonu

  10. Turbíny s premenlivými otáčkami • mnohopólovýsynchrónny generátor s permanentnými magnetmi • malé synchrónne otáčky rovné otáčkam vrtule • bez prevodovky • nezávislé radenie činného a jalového výkonu

  11. Výkon veternej turbíny • kde • Pmechanický výkon turbíny • ρhustota vzduchu • v rýchlosť vetra • R polomer vrtule • Cp koeficient účinnosti • λ pomer rýchlosti konca vrtule k rýchlosti vetra • θ uhol natočenia lopatiek

  12. Koeficient účinnosti • teoretické maximum tohto koeficientu je 0,593; t.j. žiadna turbína nemôže zachytiť viac než 59,3 % kinetickej energie vetra (Betzov zákon) • v praxi sa na moderných turbínach dosahujú hodnoty okolo 0,4 • hustota vzduchu, rýchlosť vetra a polomer vrtule sú neriaditeľné parametre • preto jediný parameter, ktorým možno riadiť na dosiahnutie maximálneho generovaného výkonu je koeficient účinnosti Cp

  13. Koeficient účinnosti Ω ... uhlová rýchlosť vrtule

  14. Riadenie výkonu veternej turbíny • maximálne množstvo dodávanej mechanickej energie pre rôzne rýchlosti vetra možno docieliť udržovaním maximálneho výkonu turbíny počas celého pracovného intervalu • toto možno dosiahnuť riadením otáčok generátora v závislosti od mechanického príkonu dodávaného turbínou

  15. Riadenie výkonu veternej turbíny • obmedzenie mechanického výkonu na jeho nominálnej hodnote je zabezpečené zmenou sklonu lopatky vrtule k smeru vetra, ide o tzv. natáčanie lopatiek • najúčinnejšia a v súčasnosti najpoužívanejšia metóda obmedzenia výkonu pri veľkých rýchlostiach vetra • zmenou uhla natočenia θ sa zmení maximálna absorbovateľná energia z kinetickej energie prúdiaceho vzduchu

  16. Inštalovaný výkon veterných elektrární • obnoviteľný zdroj elektrickej energie • minimálny dopad na životné prostredie • primeraná návratnosť nákladov • podpora Európskej Únie

  17. Cena veternej elektrárne

  18. Zaujímavosti • rozmery 1,5MW veternej turbíny zvyčajného typu: • výška 80 m • priemer vrtule 70 m • priemer veže pri úpätí 15 m • priemer veže pri gondole 2 m • váha vrtule 22 t • váha gondoly 52 t • najvýkonnejšie turbíny súčasnosti: • ENERCON E-126, 7.5 MW, 127 m priemer vrtule, 135 m výška veže • VESTAS V-164, 7 MW, 164 m priemer vrtule, 110 m výška veže • EUROHOME Bôrik – 76.8 m – najvyššia budova v Žiline

  19. Dvojito napájaný indukčný generátor • v súčasnosti najrozšírenejší na trhu • menič na sklzový výkon = nižšia cena • nezávislé riadenie činného a jalového výkonu • až 61% nárast produkcie elektrickej energie v porovnaní so systémami s konštantnými otáčkami

  20. Simulácie veternej turbíny • možnosť overiť správanie sa veternej turbíny pri rôznych podmienkach • menej meraní na turbínach • možnosť výskumu nových metód riadenia • je potrebný detailný model celého sústrojenstva (mechanickej časti, elektrickej časti a siete) • presnosť závislá na parametroch náhradnej schémy asynchrónneho stroja – čo najpresnejšie určenie parametrov náhradnej schémy indukčného stroja!

  21. Vyšetrovanie parametrov NS AS • Identifikácia parametrov náhradnej schémy asynchrónneho stroja meraním • Identifikácia parametrov náhradnej schémy asynchrónneho stroja výpočtom z konštrukčných údajov • Výpočet magnetizačnej indukčnosti asynchrónneho stroja metódou konečných prvkov

  22. Vyšetrovaný asynchrónny stroj

  23. Identifikácia parametrov NS meraním • STN 35 0301: Točivé elektrické stroje. Skúšanie asynchrónnych motorov: • meranie odporov vinutí • meranie naprázdno • meranie nakrátko • meranie prevodu

  24. Identifikácia parametrov NS meraním • modifikované meranie naprázdno: • stroj poháňaný jeho synchrónnymi otáčkami • výpočet prvkov priečnej vetvy podľa presnej náhradnej schémy

  25. Identifikácia parametrov NS meraním • nelineárna závislosť magnetizačnej indukčnosti od magnetizačného prúdu

  26. Identifikácia parametrov NS výpočtom z konštrukčných údajov • výpočet elektrických parametrov náhradnej schémy AS na základe konštrukčných rozmerov stroja a znalosti použitých materiálov: • výpočet odporov rotora a statora • výpočet rozptylových indukčností rotora a statora • výpočet magnetizačnej indukčnosti a jej závislosti od sýtenia magnetického obvodu stroja

  27. Identifikácia parametrov NS metódou konečných prvkov • metóda konečných prvkov (MKP) slúži na výpočet vektorového magnetického potenciálu v stroji – teda na výpočet rozloženia magnetickej indukcie a magnetického toku v stroji • výpočty vykonané v programe FEMM 4.2

  28. Identifikácia parametrov NS metódou konečných prvkov

  29. Porovnanie výsledkov

  30. Ďakujem za pozornosť!

More Related