冷却システム
発電機は運転中に冷却する必要があります。 ほとんどの風力タービンでは、発電機は管の内側に配置され、大型ファンが空冷用に使用されています。 いくつかの製造業者は水冷を使用する。 水冷式発電機はより小型でより効率的ですが、このアプローチでは、液体冷却システムで発生する熱を除去するためにキャビン内にヒートシンクが必要です。
発電機の起動と停止
通常のスイッチをバウンスして大型風力タービン発電機をグリッドに接続したり巻き戻したりすると、発電機、ギアボックス、および隣接するグリッドが損傷する可能性があります。
発電機グリッド設計
風力タービンは同期発電機または非同期発電機を使用し、発電機を直接または間接的に系統に接続することができます。 直接配電網接続とは、発電機をAC配電網に直接接続することです。 間接グリッド接続とは、風力タービンの電流が、グリッドに合わせて調整されている一連の電気機器を通過することを意味します。 非同期ジェネレータでは、この調整プロセスは自動的に行われます。
ローターブレード
ローターブレードプロファイル（断面）
風力タービンの動翼は、航空機の翼のように見えます。 実際、ロータブレード設計者は通常、正統派航空機の翼に似るようにブレードの最遠位部分の断面を設計する。 しかしながら、ブレードの内側端部の厚い輪郭は通常風力タービン用に特に設計されている。 ロータブレードの輪郭を選択することは、信頼できる動作および遅延特性などの多くのトレードオフを伴う。 ブレードの輪郭は、表面に汚れがある場合でもうまく機能するように設計されています。
ローターブレード素材
大型風力タービンのほとんどの動翼は、ガラス繊維強化プラスチック（GRP）製です。 補強材料としての炭素繊維またはアラミドの使用は別の選択肢であるが、そのようなブレードは大型風力タービンにとって経済的ではない。 木材、エポキシ木材、またはエポキシ木材繊維複合材料は、この分野で発展してきましたが、まだローターブレード市場に登場していません。 鋼およびアルミニウム合金は、重量および金属疲労などの問題を抱えており、現在は小型の風力タービンにのみ使用されています。
風力タービンギアボックス
なぜギアボックスを使うのですか？
風力タービンの回転子の回転によって発生したエネルギーは、主軸、ギアボックスおよび高速軸を介して発電機に伝達される。
なぜギアボックスを使うのですか？ なぜ私たちはスピンドルを通して直接発電機を運転できないのですか？
通常の発電機を使用し、50 HzのAC三相グリッドに直接接続された2つ、4つ、または6つの電極を使用する場合、1000〜3000 rpmの速度の風力タービンを使用する必要があります。 ローター直径43 mの風力タービンの場合、これはローターの端の速度が音速の2倍を超えることを意味します。 他の可能性は多くの電極を持つ交流発電機を作ることです。 しかし、発電機を直接グリッドに接続したい場合は、200電極発電機を使用して毎分30回転させる必要があります。 他の問題は、発電機回転子の質量がトルクに比例する必要があることである。 したがって、直接駆動発電機は非常に重い可能性がある。
低トルク、高速
ギアボックスを使用すると、風力タービンの回転子の低速および高トルクを発電機の高速および低トルクに変換できます。 風力タービンのギアボックスは通常、ローターと発電機の速度の間に単一のギア比があります。 600 kWまたは750 kWの機械の場合、ギア比は約1〜50です。
風力タービン用の1.5 MWギアボックスが示されています。 フランジが2つの発電機に高速で取り付けられているので、このギアボックスはやや珍しいです。 発電機の右側に取り付けられているオレンジ - 黄色の取り付け金具は、油圧で駆動される非常用ディスクブレーキです。 背景には、1.5 MWの風力タービン用のナセルの下部があります。
風力モーターヨー装置
風力モータヨー装置は、風力タービンロータを風の方向に回転させるために使用される。
ヨーエラー
ロータが風向に対して垂直でない場合、風力モータはヨー誤差を有する。 ヨー誤差は、風のエネルギーのごく一部がローター領域に流れることができることを意味します。 これだけが起こるならば、ヨー制御は風力タービンローターへのパワー入力を制御するための優れた方法です。 しかしながら、風源に近いローターの部分は他の部分よりも大きな力を受ける。 一方では、これは風上または風下のタービンの場合のように、ローターが風に対して自動的に偏向する傾向があることを意味します。 他方、これは、ブレードが回転子の各回転として力の方向に沿って前後に曲がることを意味する。 ヨー誤差のある風力タービンは、風向に対して垂直にヨーイングする風力タービンよりも大きな疲労荷重に耐えることができます。
ヨー機構
ほとんどすべての水平軸上の風力タービンはヨーを強制します。 すなわち、モーターとギアボックスを備えた機構は、風力タービンを風に対して偏向させておくために使用される。 この図は、750 kW風力タービンのヨー機構を示しています。 外側の端の周りにヨーベアリングがあり、内部のヨーモーターとヨーホイールが見えます。 風上機器のほとんどすべての製造業者は、ヨー機構が必要でないときにそれを止めることを好む。 ヨー機構は電子制御装置によって作動される。
ケーブルツイストカウンター
ケーブルは、風力タービンからタワーの下側に電流を流すために使用されます。 しかし、風力タービンが誤って一方向に長い時間にわたってたわむと、ケーブルはますます歪んでしまいます。 それ故、風力タービンは、ケーブルが外されるべきであることをオペレータに思い出させるためにケーブルツイストカウンターを備えている。 風力タービンのすべての安全機構と同様に、システムは冗長です。 風力タービンには、ケーブルがひねりすぎたときに作動するプルスイッチも装備されています。
