محركات AC عالية الجهد لتوربينات الرياح – تقنية Tellhow

تُعتبر المحركات الكهربائية ذات الجهد العالي والتي تُستخدم في كثير من الأحيان مدمجة كمولدات، مكونات مركزية في توربينات الرياح، حيث تقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية الناتجة عن دوران شفرات التوربين إلى طاقة كهربائية لتوزيعها على الشبكة الكهربائية. وتعمل هذه المحركات (أو المولدات) عند جهود تتراوح عادة بين 6 كيلوفولت و33 كيلوفولت، وقد صُمّمت لتتحمل التحديات الفريدة التي تواجه تطبيقات طاقة الرياح، بما في ذلك سرعات الرياح المتغيرة، الأحمال الدورية، والتعرض لظروف بيئية قاسية مثل درجات الحرارة القصوى والرطوبة والاهتزاز. وتُستخدم في توربينات الرياح الحديثة مولدات تيار متردد متزامنة أو غير متزامنة ذات جهد عالي، حيث تتميز المولدات المتزامنة بكفاءة أعلى وتوافق أفضل مع الشبكة الكهربائية. وتنتج هذه المحركات تيارًا مترددًا بترددات متغيرة، يتم تحويله إلى تيار متردد بتردد ثابت باستخدام محولات الطاقة، مما يسمح بدمجها مع الشبكة الكهربائية. ويؤدي التصميم ذو الجهد العالي إلى تقليل مستويات التيار، مما يقلل من خسائر الطاقة في نقل الكهرباء من قمرة التوربين إلى محولات الشبكة، خاصة في التوربينات الكبيرة التي تزيد قدرتها على 4 ميغاواط. ويجب أن توفر محركات توربينات الرياح أداءً موثوقًا تحت أحمال متغيرة، حيث تتغير سرعات الرياح باستمرار. ويشمل تصميم المتين لها مجموعات مُعززة للروتور مزودة بمقاييس ذات قوة مغناطيسية عالية (في المولدات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم) أو رواتور ملفوفة (في المولدات الحثية المزدوجة التغذية) لتحمل الإجهادات الديناميكية الناتجة عن دوران الشفرات. وصُمّمت المحامل لتوفير فترات صيانة طويلة الأمد، تصل أحيانًا إلى 20 عامًا، مع أنظمة تزييت متقدمة لتحمل التشغيل المستمر. وتحتوي القمرة، التي تستضيف المحرك، على أغطية مقاومة لعوامل الطقس مزودة بأنظمة لإدارة الحرارة مثل التبريد بالهواء أو السائل للحفاظ على درجات حرارة التشغيل المثلى، حتى في المناخات القاسية التي تتراوح فيها درجات الحرارة بين 40 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية. وتتميز أنظمة العزل بتركيبات خاصة تقاوم الرطوبة والإشعاع فوق البنفسجي والتآكل، مما يضمن سلامة الدوائر الكهربائية على مدى عمر التوربين. وبالإضافة إلى ذلك، تحتوي هذه المحركات على أنظمة لمراقبة الحالة مزودة بأجهزة استشعار لقياس الاهتزاز ودرجة الحرارة والتدفق المغناطيسي، مما يمكّن من التشخيص عن بُعد للكشف عن المشكلات المحتملة مثل اهتراء المحامل أو تدهور العزل. وتُعد هذه القدرة على الصيانة التنبؤية ضرورية لتقليل وقت التوقف في مزارع الرياح البحرية أو النائية، حيث يكون الوصول إليها صعبًا ومكلفًا. وبجمعها بين الكفاءة العالية والمتانة والتوافق مع الشبكة الكهربائية، تُمكّن المحركات الكهربائية ذات الجهد العالي توربينات الرياح من تحقيق أقصى إنتاج للطاقة، مما يسهم في نمو الطاقة المتجددة والتحول إلى توليد الكهرباء بطريقة مستدامة.