Estructura del aerogenerador: Góndola: La góndola contiene los equipos clave del aerogenerador, incluidas las cajas de cambios y los generadores. El personal de mantenimiento puede acceder a la góndola a través de la torre del aerogenerador. El extremo frontal de la góndola es el impulsor del aerogenerador, es decir, las palas, el buje y el eje. Palas: captan el viento y lo transfieren al buje. En un aerogenerador de 600 kW, la longitud de cada pala es de aproximadamente 20 metros; en un aerogenerador de 5 MW, la longitud de las palas puede alcanzar los 60 metros. El diseño de las palas es muy similar al del ala de un avión, pero los materiales utilizados son bastante diferentes, utilizándose fibras en lugar de aleaciones ligeras. La mayoría de las palas están hechas de plástico reforzado con fibra de vidrio (GRP). Otra opción es utilizar fibra de carbono o aramida como refuerzo, pero estas palas no son económicas para grandes turbinas eólicas. Además, algunos fabricantes ya han utilizado bambú para fabricar hojas y el funcionamiento real aún no se ha probado. La madera, la madera epoxi o los compuestos de fibra de madera epoxi aún no están disponibles en el mercado de las palas, aunque hay avances en esta área. Las aleaciones de acero y aluminio tienen problemas como el peso y la fatiga del metal respectivamente, y actualmente sólo se utilizan en pequeñas turbinas eólicas. . De hecho, los diseñadores de palas a menudo diseñan la sección transversal de la porción más distal de la pala para que se parezca a la del ala de un avión ortodoxo. Pero el perfil grueso en el extremo interior de la pala suele estar diseñado específicamente para turbinas eólicas. La elección de un perfil para una pala implica muchas compensaciones, como un funcionamiento fiable y características de retardo. Las hojas están contorneadas para funcionar bien incluso cuando hay suciedad en la superficie. Buje: El buje está unido al eje principal del aerogenerador. Eje principal: El eje principal del aerogenerador conecta el buje con la caja de cambios de transmisión. En una turbina eólica típica, la velocidad del impulsor es bastante lenta, entre 19 y 30 rpm. El eje principal es generalmente hueco con un conducto para el sistema hidráulico en el medio para estimular el funcionamiento del freno aerodinámico. Caja de cambios: la caja de cambios es un dispositivo de transmisión que conecta el eje principal y el eje de alta velocidad. Puede aumentar la velocidad del eje de alta velocidad hasta n veces la del eje principal. (Accionamiento semidirecto n=10 aproximadamente, modelo de doble alimentación n=50-120; el modelo de accionamiento directo no tiene caja de cambios). Eje de alta velocidad y su freno mecánico: La velocidad nominal del eje de alta velocidad es basado en diferentes relaciones de aumento de velocidad 1500 rpm, operación de 1000 rpm, 300 rpm, etc. En los modelos de doble alimentación y de transmisión semidirecta, el eje de alta velocidad impulsa el generador, mientras que en los modelos de transmisión directa, el eje principal impulsa directamente el generador. Los ejes de alta velocidad generalmente están equipados con frenos mecánicos de emergencia, que se utilizan cuando falla el freno aerodinámico o cuando se repara el aerogenerador. Generador: Los aerogeneradores convierten la energía mecánica en energía eléctrica. Los generadores de las turbinas eólicas son diferentes de los equipos de generación de energía de las redes eléctricas ordinarias: los generadores de las turbinas eólicas deben funcionar en condiciones de energía mecánica fluctuantes. Los generadores de turbinas eólicas comúnmente utilizados son motores de inducción o generadores asíncronos, y las últimas turbinas eólicas han comenzado a utilizar generadores síncronos de imanes permanentes. Actualmente, la potencia máxima de una sola máquina en el mundo supera los 6.000 kilovatios (E-112/114 de la alemana Enercon). Sistema de control principal: El sistema de control principal es un sistema de control que se utiliza para ajustar las condiciones óptimas de funcionamiento de la turbina eólica. Son el sistema de guiñada (sistema YAW) que se utiliza para controlar la parte de la góndola de la turbina eólica y el sistema de control de paso para controlar. El ángulo de corte de la hoja (Sistema de ángulo de ataque (Pitch o Stall). El sistema YAW utiliza un motor eléctrico para girar la góndola de modo que el impulsor ajuste el ángulo óptimo para la dirección del viento. El sistema es operado por un controlador electrónico que detecta la dirección del viento a través de una veleta. Normalmente, las turbinas eólicas se desvían sólo unos pocos grados a la vez cuando el viento cambia de dirección. En cuanto al ajuste del ángulo de ataque de las palas: las turbinas eólicas de pequeña potencia ajustan los ángulos de todas las palas mediante un sistema de paso unificado, mientras que la mayoría de las turbinas eólicas más modernas tienen sistemas de paso separados para cada pala. Controlador electrónico: Para controlar el dispositivo de guiñada generalmente se utilizan uno o más ordenadores que monitorean constantemente el estado del aerogenerador. Una vez que la turbina eólica falla (es decir, sobrecalentamiento de la caja de cambios o del generador), el controlador puede detener automáticamente la rotación de la turbina eólica y notificar al centro de gestión de la turbina eólica a través de una señal de red. Sistema hidráulico: utilizado para resetear el freno aerodinámico del aerogenerador. Sistema de refrigeración: el generador debe enfriarse cuando está en funcionamiento. En la mayoría de las turbinas eólicas, el generador está colocado en un tubo y utiliza un ventilador grande para enfriar el aire. Además, se requiere un elemento de enfriamiento de aceite para enfriar el aceite en la caja de cambios.
Los generadores refrigerados por agua son más pequeños y más eficientes, pero requieren un radiador en la cabina para eliminar el calor generado por el sistema de refrigeración líquida. Algunas turbinas eólicas nuevas también utilizan un sistema combinado de refrigeración por agua y aire (como el M5000 de Multibrid en Alemania). Desde el punto de vista de la apariencia, los generadores enfriados por aire tienen generalmente forma rectangular y los generadores enfriados por agua son generalmente cilíndricos. Torre: La torre del aerogenerador contiene la góndola y el impulsor. Por lo general, las torres más altas tienen una ventaja porque cuanto más altas están sobre el suelo, mayor es la velocidad del viento. La altura de la torre de los aerogeneradores de 600 kW es de 40 a 60 metros, y la altura de la torre de la clase de 5 MW es de más de 100 metros. Dependiendo de la base, la torre puede ser una torre tubular o una cercha. La torre es más segura para los trabajadores de mantenimiento porque pueden llegar a la cima mediante escaleras internas. La ventaja de la torre con estructura de armadura es que es liviana y tiene una tecnología relativamente madura (el mismo principio que las plataformas de perforación petrolera en alta mar). Cimentación: Se combinaron los cimientos y la torre de las primeras turbinas eólicas de baja potencia. A medida que la potencia de una sola turbina eólica se hizo cada vez más grande, la torre se hizo cada vez más larga y cada vez había más requisitos mecánicos para la parte inferior de la torre. Cada vez es más complejo, por lo que la tendencia actual de desarrollo tecnológico es separar la cimentación de la torre y fabricarla por separado. Las estructuras de cimientos más comunes actualmente incluyen postes rectos, trípodes, armazones, gravedad, ventosas y algunos cimientos de flotabilidad. Anemómetro y veleta: se utilizan para medir la velocidad y dirección del viento. Voltaje de salida Las turbinas eólicas europeas suelen producir 690 voltios (las turbinas eólicas estadounidenses suelen producir 575 voltios) de corriente alterna trifásica. La corriente pasa a través de un transformador al lado de la turbina eólica (o en la torre) y el voltaje aumenta a entre. 10.000 y 30.000 voltios, según los estándares de la red eléctrica local. Además, algunas turbinas eólicas utilizan motores de alto o medio voltaje para generar electricidad. El generador emite directamente electricidad de alto voltaje de más de 10.000 voltios o energía de medio voltaje de aproximadamente 3.000 voltios. El fabricante de la máquina completa puede proporcionar 50 Hz. tipos de turbinas eólicas (utilizadas en la mayoría de las redes eléctricas del mundo), o el tipo de 60 Hz (utilizado en la red eléctrica de EE. UU.). Diseño de la red del generador Los aerogeneradores pueden utilizar generadores síncronos o asíncronos y conectar el generador directa o indirectamente a la red. La conexión directa a la red significa conectar el generador directamente a la red de CA. La conexión indirecta a la red significa que la corriente de la turbina eólica pasa a través de una serie de equipos eléctricos y se ajusta para que coincida con la red. Con un generador asíncrono, este proceso de ajuste se completa automáticamente.