انواع ژنراتور‌های مورد استفاده در توربین‌های بادی

سرویس انرژی های تجدید پذیر برق نیوز: پنج مدل متداول ژنراتور‌های توربین بادی عبارتند از:

۱. ژنراتور القایی قفس سنجابی

۲. ژنراتور القایی روتور سیم پیچی شده با مقاومت متغیر در روتور

۳. ژنراتور القایی با تغذیه دوبل

۴. ژنراتور سنکرون با تحریک کلاسیک (روتور سیم پیچی شده)

۵. ژنراتور سنکرون آهنربای دائم

 

ژنراتور القایی روتور سیم پیچی شده (WRIG)

سیم پیچی استاتور در این نوع ژنراتور‌ها و نحوه تولید گشتاور در آن، مشابه انواع دیگر ژنراتور‌های القایی بوده و تفاوت آن در شکل روتور آن است.

در این نوع از موتور‌ها میتوان با راهکار‌هایی مقاومت روتور را تغییر داد که در مدل‌های متداول هر فاز روتور از طریق حلقه‌های لغزان به یک سری مقاومت متغیر، متصل شده است که با توجه به مقدار گشتاور و سرعت مورد نیاز می‌توان مقدار مقاومت متغیر روتور را تغییر داد.

در مدل‌های پیشرفته، برای رفع مشکلات ناشی از حلقه لغزان وجاروبک با استفاده از مقاومت‌های حساس به نور و مدارات الکترونیکی از راه دور کنترل می‌شودو با روش‌هایی از این دست مقاومت روتور را تغییر می‌دهند.

در این نوع از ژنراتور، با تغییر مقاومت روتور، در رنجی از تغییرات سرعت (هر چند اندک) توان ماکزیمم بدست خواهد آمد.
 

ژنراتور القایی تغدیه دوبل (DFIG)

ژنراتور القایی روتور سیم پیچی شده (WRIG) دارای سیم پیچی سه فاز روی روتور و استاتور است. ترمینال این دو سیم پیچ استاتور و روتور ممکن است از منبع انرژی تغذیه شوند، در این صورت ژنراتور‌های القایی با تغذیه دوبل (DFIG) و یا ژنراتور القایی با دو خروجی (DOIG) نامیده می‌شود.

با فراهم کردن مبدل الکترونیک قدرت که مدار روتور را از طریق حلقه‌های لغزان و جاروب‌ها تغذیه می‌کند، عملکرد هم برای حالت موتوری و هم برای حالت ژنراتوری امکان پذیر است و می‌تواند توان را در هر دو جهت اداره کند.
 

ژنراتور‌های سنکرون

ماشین‌های سنکرون تحت سرعت ثابتی بنام سرعت سنکرون می‌چرخند و جزء ماشین‌های جریان متناوب (AC) محسوب می‌شوند. در این ماشین‌ها بر خلاف ماشین‌های القایی (آسنکرون) میدان گردان در فاصله هوایی و روتور با یک سرعت که همان سرعت سنکرون است می‌چرخند.

امروزه ژنراتور‌های سنکرون در نیروگاه‌ها بیشترین برق را در جهان تولید می‌کنند، البته ژنراتور‌های سنکرون بکار رفته در نیروگاه‌های بادی از بعضی جهات با ژنراتور‌های سنکرون در نیروگاه‌های معمول دیگر متفاوت است، ولی از لحاظ عملکرد در تولید برق مشابه اند.


ژنراتور‌های سنکرون مغناطیس دائم
در این ژنراتور‌های سنکرون، تحریک روتور با استفاده از آهنربای دائم صورت میگیرد و روتور فاقد حلقة لغزان، جاروبک و سیم پیچی روتور می‌باشد. نحوه اتصال این نوع ژنراتور‌ها به شبکه از طریق مبدل قدرت است.

قیمت، تنوع و توانایی آهنربا‌های دائم موجود در بازار، نقش مهمی در پیشرفت این نوع ژنراتور‌های سنکرون ایفا می‌کنند.

از معایب این ژنراتور‌ها می‌توان به مشکلات نصب آهنربا در روتور، هزینه آهنربا و کمبود تجربه در ساخت اشاره کرد.

کارخانه‌های Mitsubishi,CkpBlak,Winwind,Siemens,ABB از مراکز فعال در زمینه تحقیق، توسعه و ساخت این ژنراتور‌ها هستند.

مزایای ژنراتور سنکرون PM بر ژنراتور سنکرون با تحریک کلاسیک با توان نامی عبارتند از:

راندمان بالاتر بدلیل تلفات کم روتور

مدار خنک کننده ساده‌تر

اندازه و ابعاد کمتر روتور

نگهداری ساده‌تر و عدم وجود سیستم تحریک جداگانه

 

ژنراتورهاب القایی قفسه سنجابی
این نوع از ژنراتور‌های القایی در توربین‌های بادی با سرعت ثابت بکار می‌روند و این ژنراتور فقط در یک سرعت ثابتی از باد، توان بهینه را خواهد داد و با تغییرات در سرعت باد به دلیل بهینه نبودن ضریب عملکرد، توان بهینه نخواهد بود و همچنین، تغییرات در سرعت باد به صورت استرس مکانیکی بر ژنراتور تحمیل شده و میرا می‌شود.