575 2

15.3. ENERGETYKA WIATROWA

wiatrowej. Stosowane są generatory synchroniczne samowzbudne z wirującymi prostownikami (rys. 8.15c), z pierścieniami ślizgowymi (rys. 8.15e) lub z magnesami trwałymi. Szczególnie interesujące są generatory synchroniczne ze wzbudzeniem od magnesów trwałych, w których zbędny jest układ do regulacji prądu wzbudzenia oraz pierścienie ślizgowe wraz z układem szczotek. Ponieważ generatory włączane są do sieci poprzez przekształtniki energoelektroniczne (rys. 15.26), nie występuje moc synchronizująca (8.6), więc zespół turbina-generator synchroniczny traktowany jest jako układ o zmiennej prędkości obrotowej. Do wad układu z taką maszyną synchroniczną należy:

-    znaczny koszt przekształtnika, który musi przetwarzać całą moc wyprodukowaną przez generator (w układzie prądnicy dwustronnie zasilanej moc przekształtnika wynosi ~30% mocy generatora);

-    konieczność stosowania filtrów harmonicznych, generowanych przez przekształtnik;

-    duża liczba biegunów, na przykład 100, sztuk narzuca dużą średnicę maszyny, co stwarza problemy transportowe i montażowe.

W elektrowniach wiatrowych dużej mocy konkurują ze sobą dwa układy:

-    przekładniowy z prądnicą asynchroniczną dwustronnie zasilaną;

-    bezprzekładniowy z prądnicą synchroniczną z magnesami trwałymi.

Układ przekładniowy zdecydowanie dominuje ilością instalacji nad układem bezprzekładniowym.

W celu ograniczenia średnicy generatora synchronicznego dużej mocy powinien on być napędzany przez przekładnię, której przełożenie, np. z « 14—18, będzie mniejsze od przekładni stosowanej z prądnicą asynchroniczną (z a 80 — 100). Z porównania sumarycznej masy (Z masa) wyposażenia z gondolą dla następujących układów [15.19]:

-    5 MW (Repower), prądnica asynchroniczna, i = 98,3, Z masa = 350 ton;

-    4,5 MW (Enercon), prądnica synchroniczna, bezprzekładniowa, Z masa = = 500 ton;

-    5 MW (Pfleiderer), prądnica synchroniczna z przekładnią o przełożeniu i = 14, Z masa = 230 ton

wynika, że dla dużej mocy prądnicy synchronicznej jest uzasadnione stosowanie napędu przekładniowego.

Oba typy generatorów chłodzone są powietrzem lub wodą.

15.3.7. Przykładowe schematy elektrowni wiatrowych

Na rysunku 15.25 przedstawiono elektrownię z generatorem asynchronicznym. Wirnik obraca się nadsynchronicznie ze stałą prędkością, a zmiany prędkości wynikają jedynie z poślizgu maszyny 5 rzędu 3% (charakterystyka 1 na rys. 15.22).

Jeżeli moment napędowy turbiny nie przekracza maksymalnej wartości momentu oporowego prądnicy, to układ jest stabilny. Po przekroczeniu tej wartości

575