ژنراتور توربین بادی

توربین بادی به سازه ای گفته می شود که انرژی باد را به برق تبدیل می کند. انرژی باد یک از اصلی ترین منابع انرژی تجدید پذیر است.
مواد شایع استفاده شده در ساخت موتور توربین بادی
• فلزات: برای بخش های سازنده توربین بادی، مانند پروانه ها، پایه ها و قسمت های داخلی توربین، از فلزات مانند فولاد، آلومینیوم و تیتانیوم استفاده می شود. این فلزات باید دارای خصوصیات مقاومت در برابر فشار و حرارت باشند.
• کامپوزیت ها: برای بخش های پروانه ها و برخی قطعات دیگر توربین بادی، از کامپوزیت ها مانند فیبرکربن، فیبرگلاس و رزین های مقاوم استفاده می شود. این مواد به دلیل وزن سبک، مقاومت در برابر خوردگی و سختی مناسب، برای استفاده در بخش های توربین بادی مناسب هستند.
• پلاستیک ها: برای بخش های نگهدارنده و عایقی توربین بادی، از پلاستیک های مقاوم در برابر شرایط جوی و حرارت استفاده می شود.
• سرامیک ها: برای بخش های داخلی توربین که با دما و فشار بالا روبرو هستند، از سرامیک های مقاوم در برابر حرارت و فشار استفاده می شود.
• الکترونیک و الکتریکال: در قسمت های الکترونیک و الکتریکال توربین بادی، از قطعات الکترونیکی، سیم و کابل های مقاوم در برابر شرایط جوی و الکتروموتورها استفاده می شود.
• روغن و گریس: برای لوبریکانت و روانکاری قسمت های مکانیکی توربین بادی، از روغن و گریس های خاص استفاده می شود.
یکی از چالش های اصلی انرژی باد، فناوری ژنراتور توربین بادی است. در مورد بهترین فناوری تولید ژنراتور توربین بادی بین دانشگاهیان و صنعت اتفاق نظر وجود ندارد. به طور سنتی، سه نوع اصلی از ژنراتورهای توربین بادی ( WTG ) وجود دارد که می تواند برای سیستم های مختلف توربین بادی در نظر گرفته شود، این ها ژنراتورهای جریان مستقیم ( DC ) ، سنکرون ( synchronous ) جریان متناوب ( AC ) و آسنکرون ( asynchronous ) جریان متناوب هستند.
در اصل می توان هر کدام را با سرعت ثابت یا متغیر ( variable speed ) اجرا کرد. با توجه به نوسان داشتن توان باد، کار با ژنراتور توربین بادی با سرعت متغیر که تنش فیزیکی را روی پره های توربین و قطار محرک ( drive train ) کاهش می دهد و باعث بهبود کارایی آیرودینامیکی ( aerodynamic ) سیستم و رفتارهای گذرا گشتاور ( torque transient ) می شود، سودمند است.
در ماشین های DC معمولی، میدان ( field ) روی استاتور ( stator ) و آرماتور ( armature ) روی روتور ( rotor ) قرار دارد. استاتور شامل تعدادی قطب ( pole ) است که یا توسط آهن رباهای دائمی ( permanent magnets ) یا با سیم پیچ های ( windings ) میدان DC تحریک می شوند. اگر دستگاه تحریک الکتریکی ( electrically excited ) است، تمایل دارد از مفهوم ژنراتور DC سیم پیچ شانت ( shunt wound ) پیروی کند. نمونه ای از سیستم ژنراتور بادی DC در شکل زیر نشان داده شده است. این شامل یک توربین بادی ( wind turbine ) ، یک ژنراتورDC، یک اینورتر ترانزیستور دو قطبی دروازه عایق ( insulated gate bipolar transistor ( IGBT ) inverter ) ، یک کنترل کننده، یک ترانسفورماتور ( transformer ) و یک شبکه قدرت ( power grid ) است.