569 2

15.3. ENERGETYKA WIATROWA

synchroniczne z magnesami trwałymi. Pracują one przy zmiennej prędkości obrotowej. Układy takie zawierają akumulatory do gromadzenia energii oraz falowniki do zasilania odbiorników prądu przemiennego. Stosowane są również prądnice asynchroniczne klatkowe.

Elektrownie komercyjne o mocy do kilku MW pracujące na sieć sztywną wyposażone są w maszyny synchroniczne, ale najczęściej w maszyny indukcyjne (asynchroniczne) z wirnikiem klatkowym lub pierścieniowym, o stosunkowo niskich napięciach znamionowych 400 h-690 V [15.22].

Wyprowadzenie mocy do sieci średnich napięć odbywa się poprzez transformatory blokowe, które umieszczone są przy wieży, w wieży lub bezpośrednio w gondoli elektrowni na wieży. Generatory asynchroniczne są tanie, proste w wykonaniu oraz w eksploatacji, ale jako maszyny szybkoobrotowe, w zasadzie o prędkości obrotowej powyżej (750)1000 min^-1, wymagają przekładni zwiększającej prędkość wału turbiny wiatrowej. Ponadto mogą pracować ze zmiennymi prędkościami obrotowymi tylko w granicach zmian poślizgu maszyny. Sposoby pozwalające na zwiększenie poślizgu omówiono poniżej.

Uzwojenie stojana maszyny indukcyjnej, o liczbie par biegunów p, jest włączone do sieci elektroenergetycznej o częstotliwości/], co odpowiada prędkości

f

synchronicznej n, = —60 (prędkości kątowej oj, = 2u«i). Turbina wiatrowa napę-P

dza generator z prędkością obrotową n (prędkością kątową oczyli maszyna

«i — n

pracuje z poślizgiem s =-. Jeżeli n > n,, to maszyna pracuje z prędkością

ⁿ\

nadsynchroniczną (,v < 0). Jeżeli n <n,, to maszyna pracuje z prędkością podsyn-chroniczną (0 < s < 1).

W stanie ustalonym spełnione są następujące zależności:

ffl, = co_m ±|cW2l

(02 = 50)1    (15.18)

gdzie co₂ — pulsacja kątowa wielkości elektrycznych związanych z uzwojeniem wirnika względem wirnika, a znak przy co₂ zależy od znaku poślizgu s.

Turbina wiatrowa o mocy P_w (rys. 15.21), po uwzględnieniu strat mechanicznych AP_m, dostarcza na wał maszyny moc mechaniczną P,„.

Do wytworzenia wirującego pola magnetycznego (w szczelinie powietrznej pomiędzy wirnikiem a stojanem) o mocy P$ (moc pola elektromagnetycznego) niezbędny jest prąd magnesujący (moc bierna), pobierany np. z sieci elektroenergetycznej lub z baterii kondensatorów. Moc pola elektromagnetycznego zamieniana jest w uzwojeniu stojana na moc elektryczną, która po uwzględnieniu strat w żelazie AP_Fe oraz strat w uzwojeniu stojana AP_Cu) oddawana jest do sieci jako moc czynna P,.

Między mocami zachodzą następujące relacje:

P,J, = P„, - Pe    (15.19)

569