Rüzgar Türbinlerinde Asenkron Jeneratör Kullanımı

Dünya'da üretim kapasitesi en hızlı artan enerji kaynağı olan rüzgar enerjisini üretiminde kullanılan asenkron jeneratörlere gelin birlikte bakalım.

A- A+

27.01.2013 tarihli yazı 42111 kez okunmuştur.

Öncelikle kendimize şu soruyu soralım. Neden türbinlerde asenkron jenaretörlere ihtiyaç duyulur?

►Asenkron jeneratörler sağlam, mekanik yapısı basit, görece daha ucuz ve büyük güçte üretilebilirler.
►Diğer jeneratör tiplerine göre daha güvenlidir.
► Özellikle rüzgar hızının çok sık değiştiği yerlerde yani güç değişimlerinde maksimum perfoms sağlarlar.
►Rüzgar hızının çok yüksek olduğunda moment titreşimlerini azaltarak, mekanik parçalara zarar vermesini engeller.
►Dönen kontaklar olmamasında dolayı başlatmak kolaydır.
►Şebekeye kolay bağlanır. Sebebiyse, dişli kutusu rotor kanatlarının hızını ayarladığı için, senkron jeneratörlerde olduğu gibi şebekeyle senkronize olmak zorunda değildir.
►Şebekeye bağlandığı zaman salınımlar oluşturmazlar.

Peki asenkron jeneratörlerin dezavantajları nelerdir?

► Duran kısım stator reaktif mıknatıslanma akımına ihtiyacı vardır. Yani, asenkron jeneratörün reaktif güç ihtiyacı karşılanmalıdır.
►Asenkron jenaratör şebekeye doğrudan bağlı olduğu için reaktif gücü şebekeden çekecektir, dolasıyla bir kompanzasyon sistemine ihtiyaç duyulacaktır.
►Çekilen reaktif gücün azaltılması gerilim seviyesini yükseltir.

Rüzgar türbinlerinde de 3 fazlı aseknron generator ve ve indüksiyon jenaratörü olarak isimlendirilen asenkron jenaratorler kullanılmaktadır. Bu tip jeneratörlerin rüzgar türbinleri hariç yaygın bir kullanım alanı yoktur. Şimdi de bunların çeşitlerine bakalım.

1- Sincap Kafesli Asenkron Jeneratör

Yukarıdaki sistemde AA/DA dönüştürücüsü elektromanyetik alanı ayarlayarak manyetik alan için reaktif güç sağlar. DA/AA dönüştürücüsü ise şebekeye aktarılan aktif ile reaktig güç ve DA linkini kontrol eder.

Avantajları;

►Fırçasız, güvenilir, ekonomik ve sağlam bir yapıdır.
►Manyetik sesleri azaltır.
►Doğrultucu jeneratör için program edilebilir bir uyartı sağlar.
►İnverter harmonik kompanzatör olarak çalıştırılabilir.

Dezavantajları;

►Jenaratör parametreleri sıcaklık ve frekansla değiştiği için kontrolü karmaşıktır.
►Reaktif güç ve onun kontrolü gereklidir.
►Moment hız eğrisinin lineer olmasından dolayı rüzgar gücündeki dalgalanmalar etkisini şebekede doğrudan gösterir. Bu da nominal akımdan çok daha fazla akım akmasına sebep olabilir.

2-Rotoru Sargılı Bilezikli Asenkron Jeneratör

Rotorun elektriksel özellikleri dışarıdan kontrol edilebilir, böylece rotor gerilimi ayarlanır. Rotorun sargı uçları bileziklere bağlıdır. Bilezikler üzerindeki fırçalar sayesinde rotor sargıları yol verici dirence ve dış kaynağa bağlanabilmektedir. Bu sayese yol alma akımı ve hız ayarı yapılır.

2.1Çift Beslemeli Asenkron Jeneratör

Yukarıdaki sistemde görüldüğü üzere stator sargıları doğrudan şebekeye bağlanmıştır. Rotorlar ise güç konventırları üzerindeb şebekeye bağlıdır. SKAJ'e benzer şekilde rotor tarafındaki kontrol sistemi makinanın manyetizyonu için reaktif gücü sağlar.

Avantajları;

►Konvertır sistemi sadece rotorun kayma gücünü kontrol ettiği için toplam güç sisteminin 1/4 kadar bir inverter sistemine ihtiyaç duyulur. Yani maliyetler azalır. Benzer şekilde filtreler sistemin 1/4 hitap ettiği için filtre maliyeti de azalmaktadır.

Dezavantajları;

► Sistemde kullanılan bilezikler periyodik bakım istemektedir.

2.2 İndüksiyon Jenaratörler

Rüzgar hızının yüksek, sert olduğu yerlerde ve büyük güçte rüzgar türbinlerinde kullanılır.

Jenaratör rotoru sargılı asenkron jeneratör ile şafta yerleştirilmiş rotor dirençlerinden oluşmuştur. Jenaratörün kayması şafta bağlı konvertır üzerinden toplam direncin değiştirilmesiyle gerçekleşir.

Avantajları;

►Elektronik devre yüke ve rüzgarın hızına bağlı olarak jeneratörün kaymasını çok hızlı bir şekilde değiştirebilmektedir. Böylece özelllikle sert rüzgarlarda mekanik yük ve güç dalgalanmalarına karşıgelinebilir.
►Bilezik gerektirmez.

Dezavantajları;

►Reaktif güç kontrolü zordur.