Termin „zmienna prędkość” oznacza, że turbiny wiatrowe są skonstruowane tak, aby wytrzymywać i precyzyjnie pracować przy różnych prędkościach wiatru. Turbiny wiatrowe o zmiennej prędkości utrzymują optymalną wydajność aerodynamiczną, umożliwiając proporcjonalną zmianę prędkości generatora/wirnika do prędkości wiatru. Oznacza to, że turbina może regulować swoją prędkość między prędkością włączenia a prędkością znamionową, utrzymując jednocześnie stały współczynnik TSR (stosunek prędkości obrotowej końcówki wirnika).
Ta zdolność do adaptacji do zmieniających się warunków wietrznych pomaga zmaksymalizować wydajność pracy turbiny. Aby utrzymać stałą prędkość generatora/wirnika powyżej prędkości znamionowej, kluczowe jest aktywne kontrolowanie momentu obrotowego.
W turbinach wiatrowych o zmiennej prędkości obrotowej stosuje się różne typy generatorów, ze względu na różne czynniki. Jednym z nich jest generator indukcyjny dwustronnie zasilany (DFIG) . Innym typem generatora jest generator indukcyjny z wirnikiem uzwojonym, który umożliwia regulację prędkości obrotowej przy zachowaniu stałej mocy wyjściowej.
Cechy turbin wiatrowych o zmiennej prędkości
Oto niektóre z kluczowych cech turbin o zmiennej prędkości:
- Wdrożenie systemów o zmiennej prędkości może znacząco zwiększyć potencjał pochłaniania energii podczas operacji przy częściowym obciążeniu.
- System ten może wykorzystywać generator synchroniczny lub generator indukcyjny.
- Może funkcja bez przekładni, co skutkuje obniżeniem kosztów.
- W przypadku turbiny wiatrowej o zmiennej prędkości, prędkość generatora lub wirnika może zmieniać się proporcjonalnie do prędkości wiatru.
Zobacz także : 2 rodzaje turbin wiatrowych o pionowej osi obrotu
Różnice między turbinami wiatrowymi o zmiennej i stałej prędkości
W przeciwieństwie do turbiny o zmiennej prędkości, turbina stała utrzymuje stałą prędkość obrotową generatora lub wirnika, niezależnie od prędkości wiatru. Współczynnik prędkości końcówki zmienia się wraz z prędkością wiatru, a aerodynamika wirnika jest optymalna tylko przy określonej prędkości wiatru. Moment obrotowy generatora jest określany tylko przez generator indukcyjny.
- Turbiny wiatrowe o stałej prędkości osiągają maksymalną wydajność tylko przy określonej prędkości wiatru, podczas gdy turbiny wiatrowe o zmiennej prędkości osiągają maksymalną wydajność w szerszym zakresie prędkości wiatru.
- Turbiny wiatrowe o zmiennej prędkości pozwalają na kontrolę mocy biernej, natomiast turbiny o stałej prędkości nie mają żadnej kontroli.
- Harmoniczne są generowane przez przetwornice elektroniczne w turbinach o zmiennej prędkości, nie powstają natomiast w turbinach o stałej prędkości.
- Turbiny o stałej prędkości mają kontrolę poziomu napięciaeliminując w ten sposób spadki napięcia. W przypadku stałych w trybie bezpośrednim wytwarzane są wysokie prądy udarowe, powodujące spadek napięcia.
- Turbiny o zmiennej prędkości charakteryzują się lepszą stabilnością napięcia, natomiast turbiny o stałej prędkości są narażone na wahania napięcia i migotanie spowodowane zmianami wiatru.
- Ograniczone poziomy przejściowe w turbinach o zmiennej mocy natomiast turbiny stacjonarne są narażone na przepięcia podczas rozruchu i zatrzymywania spowodowane kondensatorami bocznikowymi.
- Turbiny o zmiennej prędkości mają ulepszone wahania częstotliwości. Ze względu na nagły spadek lub wzrost wiatru w autonomicznej sieci, turbiny o stałej prędkości doświadczają wahań.
Polecane: Czym jest turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu (VAWT)?
