مبنای نظری ترانسفورماتور باد چیست؟

من من به عنوان تأمین کننده ترانسفورماتورهای باد ، اغلب در مورد مبنای نظری این بخش های شگفت انگیز فناوری سؤال می کنم. بنابراین ، من فکر کردم که در این پست وبلاگ آن را برای شما تجزیه می کنم.

بیایید با اصول اولیه شروع کنیم. ترانسفورماتور باد یک مؤلفه اصلی در سیستم های تولید انرژی باد است. کار اصلی آن قدم گذاشتن یا پایین آمدن ولتاژ برق تولید شده توسط توربین های بادی است. اما برای درک چگونگی انجام این کار ، ما باید در برخی از تئوری های اساسی الکتریکی حفر شویم.

القاء الکترومغناطیسی

در قلب هر ترانسفورماتور ، از جمله ترانسفورماتور باد ، اصل القاء الکترومغناطیسی است. این توسط مایکل فارادی در قرن نوزدهم کشف شد. بیان می کند که وقتی یک هادی در یک میدان مغناطیسی در حال تغییر قرار می گیرد ، یک نیروی الکتروموتیک (EMF) در هادی القا می شود.

در یک ترانسفورماتور باد ، دو سیم پیچ سیم داریم - سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه. این کویل ها در اطراف هسته ساخته شده از یک ماده مغناطیسی ، معمولاً آهن پیچیده می شوند. هنگامی که یک جریان متناوب (AC) از طریق سیم پیچ اصلی جریان می یابد ، یک میدان مغناطیسی در حال تغییر در هسته ایجاد می کند. این میدان مغناطیسی در حال تغییر ، EMF را در سیم پیچ ثانویه القا می کند.

رابطه بین تعداد چرخش در کویل های اولیه و ثانویه و ولتاژهای ناشی از معادله ترانسفورماتور ارائه شده است:

$ v_p / v_s = n_p / n_s $

جایی که $ v_p $ ولتاژ در سیم پیچ اصلی است ، $ v_s $ ولتاژ در سیم پیچ ثانویه است ، $ n_p $ تعداد چرخش های کویل اولیه است و $ n_s $ تعداد چرخش های کویل ثانویه است.

این معادله به ما می گوید که اگر می خواهیم ولتاژ را افزایش دهیم (افزایش $ v_s $) ، باید در سیم پیچ ثانویه نسبت به سیم پیچ اصلی ($ n_s> n_p $) چرخش بیشتری داشته باشیم. برعکس ، اگر می خواهیم ولتاژ را پایین بیاوریم ، به سیم پیچ ثانویه نیاز داریم ($ n_s <n_p $).

چرا قدم بردارید یا قدم بگذارید؟

ممکن است تعجب کنید که چرا ما باید در یک سیستم انرژی باد از ولتاژ بالا برویم یا از آن پایین بیاییم. خوب ، همه اینها به کارآیی و انتقال می رسد.

هنگامی که یک توربین بادی برق تولید می کند ، ولتاژ معمولاً نسبتاً کم است. اما برای انتقال برق از راه دور طولانی ، ما باید ولتاژ را افزایش دهیم. این امر به این دلیل است که از دست دادن برق در یک خط انتقال توسط $ p_ {ضرر} = i^{2} r $ داده می شود ، جایی که $ i $ جریان جریان از طریق خط و $ r $ مقاومت خط است. با افزایش ولتاژ ، می توانیم جریان فعلی را کاهش دهیم (از آنجا که $ p = vi $ ، جایی که $ p $ قدرت است) ، و در نتیجه کاهش قدرت در هنگام انتقال را کاهش می دهد.

از طرف دیگر ، هنگامی که برق به مقصد خود می رسد ، مانند یک منطقه مسکونی یا یک کارخانه صنعتی ، باید ولتاژ را به یک سطح امن و قابل استفاده پایین بیاوریم. این جایی است که ترانسفورماتورهای گام - پایین وارد می شوند.

انواع ترانسفورماتورهای باد

انواع مختلفی از ترانسفورماتورهای باد وجود دارد که هر یک برای برنامه های خاص طراحی شده اند. برخی شبیه به انواع دیگر ترانسفورماتورهایی هستند که ممکن است با آنها آشنا باشید ، مانندترانسفورماتور فتوولتائیکباترانسفورماتوروتترانسفورماتور توزیعبشر

• ژنراتور - ترانسفورماتورهای جانبی: اینها مستقیماً به ژنراتورهای توربین بادی متصل می شوند. عملکرد اصلی آنها افزایش برق ولتاژ کم ولتاژ تولید شده توسط توربین ها به سطح ولتاژ متوسط ​​مناسب برای جمع آوری و توزیع محلی در مزرعه بادی است.
• ترانسفورماتورهای پستی: این ترانسفورماتورهای بزرگتر واقع در پست بادی مزرعه هستند. آنها برق ولتاژ متوسط ​​را از ترانسفورماتورهای جانبی به سطح ولتاژ بالا برای انتقال از راه دور به شبکه بالا می برند.
• شبکه - ترانسفورماتورهای اتصال: از این ترانسفورماتورها برای اتصال مزرعه بادی به شبکه برق موجود استفاده می شود. آنها اطمینان حاصل می کنند که ولتاژ و فرکانس برق حاصل از مزرعه بادی با آن از شبکه مطابقت دارد.

طراحی و مواد اصلی

هسته یک ترانسفورماتور باد نقش مهمی در عملکرد آن ایفا می کند. همانطور که قبلاً ذکر شد ، معمولاً از آهن یا سایر مواد مغناطیسی ساخته شده است. انتخاب مواد اصلی و طراحی آن می تواند بر کارایی ، اندازه و هزینه ترانسفورماتور تأثیر بگذارد.

• هسته های چند لایه: بیشتر ترانسفورماتورهای باد از هسته های چند لایه استفاده می کنند. لمینت ها ورق های نازک از مواد مغناطیسی هستند که از یکدیگر عایق بندی می شوند. این به کاهش تلفات جریان گرداب کمک می کند. جریانهای ادی جریان های ناشی از هسته خود را با تغییر میدان مغناطیسی در حال گردش هستند. با استفاده از هسته های چند لایه ، می توانیم این جریانهای ادبی را تجزیه کنیم و ضررهای برق مرتبط را به حداقل برسانیم.
• هسته های فلزی آمورف: در برخی از ترانسفورماتورهای باد بالا - از هسته های فلزی آمورف استفاده می شود. فلزات آمورف دارای ساختار اتمی بی نظمی هستند که در مقایسه با هسته های آهن لمینت سنتی ، تلفات هسته ای کمتری به آنها می دهد. با این حال ، آنها گران تر هستند ، بنابراین معمولاً در برنامه هایی که راندمان بالا از اولویت اصلی است استفاده می شود.

سیستم خنک کننده

ترانسفورماتورهای باد به دلیل از بین رفتن برق در کویل ها و هسته ، در حین کار گرما ایجاد می کنند. برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد و کارآمد آنها ، سیستم های خنک کننده مناسب مورد نیاز است.

• ترانسفورماتورهای خنک شده: بسیاری از ترانسفورماتورهای باد روغن خنک می شوند. ترانسفورماتور پر از روغن عایق خاص است که نه تنها عایق الکتریکی را فراهم می کند بلکه به انتقال گرما به دور از کویل ها و هسته کمک می کند. روغن از طریق سیستم خنک کننده ، که ممکن است شامل رادیاتورها یا مبدل های حرارتی باشد ، برای از بین بردن گرما در محیط اطراف پخش می شود.
• ترانسفورماتورهای خنک شده هوا: در بعضی موارد ، به ویژه برای ترانسفورماتورهای باد کوچکتر یا در مناطقی که سیستم های خنک کننده مناسب نیستند ، از سیستم های خنک شده هوا استفاده می شود. این ترانسفورماتورها دارای باله یا گرما دیگر هستند - سازه های از بین رفتن بر روی سطح بیرونی خود ، و از طرفداران برای دمیدن هوا بر روی این سطوح برای از بین بردن گرما استفاده می شود.

پایان

بنابراین ، در آنجا آن را دارید - مبنای نظری ترانسفورماتورهای باد. از القای الکترومغناطیسی گرفته تا تبدیل ولتاژ ، طراحی هسته و سیستم های خنک کننده ، هر جنبه ای از این ترانسفورماتورها بر اساس اصول الکتریکی و مغناطیسی ایجاد شده است.

اگر در بازار یک ترانسفورماتور باد هستید ، خواه برای یک پروژه بادی در مقیاس کوچک باشد یا یک مزرعه بادی در مقیاس بزرگ ، ما شما را تحت پوشش قرار داده ایم. ترانسفورماتورهای باد ما با بالاترین استانداردها طراحی و تولید می شوند و از راندمان بالا ، قابلیت اطمینان و عملکرد طولانی مدت اطمینان می دهند.

احساس راحتی کنید تا در مورد الزامات خاص خود در مورد ما صحبت کنیم و روند تهیه را شروع کنیم. ما در اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم تا از سرمایه گذاری انرژی بادی خود استفاده کنید.

منابع

• گروور ، FW (1946). محاسبات القایی: فرمول ها و جداول کار. انتشارات داور.
• چاپمن ، SJ (2012). اصول ماشین آلات برقی. مک گرا - آموزش هیل.
• Fitzgerald ، AE ، Kingsley ، C. ، Jr. ، & Umans ، SD (2003). ماشین آلات برقی. مک گرا - آموزش هیل.