Vetrna turbina: Razlika med redakcijama

V [[18. stoletje|18 st.]] je angležAnglež [[John Smeanton]] prišel na podlagi meritev do treh pomembnih zaključkov, ki še danes predstavljajo temelj teorije vetrnih turbin. Ti so:

Naslednji velik zgodovinski mejnik je nastal ob pojavu električnega [[generator]]ja konec [[19. stoletje|19. st.]] Ljudje so seveda poskušali generatorje poganjati z vetrnimi turbinami, tako je bila leta [[1888]] zgrajena prva vetrna turbina ([[Charles Brush]], [[Ohio]]). To še ni pomenilo razmah vetrnih elektraren, so pa se ža pojavljale vetrnice, ki so gnale majhne generatorje. Kmalu zatem pa so se že pojavili predniki sodobnih vetrnih turbin. Tako so se v začetku [[20. stoletje|20. st.]] že zasnovale prve velike družbe, ki so intenzivno razvijale začetno tehnologijo.

* moč vetrne turbine spreminjamo z faktorjem izkoristka Cp (''pitch control''); Kot že vemo je moč vetrne turbine dana kot kar pomeni da lahko moč manipuliramo z regulacijo faktorja izkoristka Cp. To storimo tako, da lopaticam med obratovanjemdelovanjem spremenimo vpadni kot vetra. Tako zmanjšamo aerodinamično silo dviga in povečamo silo upora lopatic. Rezultat je zmanjšanje Cp, kar se manifestira v manjši moči vetrne turbine tj. manjši hitrosti. Seveda pa gre spreminjanje le do nekih meja, zato se takega načina regulacije moči ne poslužujemo več.

* moč vetrne turbine reguliramo z navorom generatorja (''stall control''); Največje število vetrnih turbin v razredu od 50 do 500 kW, ki se uporabljajo za generiranje električne energije za omrežje, uporablja ta tip regulacije. Običajno so elektrarne tega tipa opremljene z asinhronskim generatorjem. V normalnem obratovanjudelovanju je okoli lopatic, ki so nastavljene na kar najbolj optimalen vpadni kot vetra, zagotovljeno laminarno gibanje zraka. Tako je aerodinamičen izkoristek veternice kar se da velik. Ko pa nastopi hitrost vetra, pri kateri generator doseže svojo nazivno moč (mejna vrednost) pa moramo nadaljnje naraščanje navora na rotor preprečiti. Ker je elektrarna priklopljena na togo omrežje se asinhronski generator s svojim slipnim momentom upira nadsinhronski hitrosti, kar povzroči praktično konstantno hitrost propelerja. Če hitrost vetra še narašča, se posledično spremeni tudi vpadni kot vetra na lopatice, ki se še vedno vrtijo s konstantno hitrostjo. Laminaren tok vetra se na zadnjem delu lopatice »odlepi« kar se posledično manifestira kot turbulenten tok zraka okoli lopatic. Ta povzroči da se sila upora napram aerodinamični sili dviga močno poveča, posledica česar je poslabšanje faktorja Cp oziroma zmanjšanje moči vetrne turbine.

Mehanska moč, ki jo generira propeler se preko mehanskega prenosa prenese na os generatorja. Mehanski prenos je navadno sestavljen iz menjalnika, sklopke in zavornega sistema. Manjalnik je namenjen zvišanju obratov rotorske gredi na nivo, ki ustreza dotičnemu generatorju. Cel mehanski prenos mora biti dimenzioniran tako, da vzdrži visoke dinamične sile, ki nastopajo med obratovanjemdelovanjem naprave. Nekateri konstruktorji zato poleg menjalnika vključijo še vztrajnik, ki na take sile deluje kot dušilni člen.