Главная Обратная связь

Дисциплины:






Различные режимы работы ветрового колеса



 

Ветроколесо в отличие от гидротурбины обтекается практически безграничным потоком воздуха, поэтому здесь нет возможности отвести прошедший через ветроколесо воздух за пределы набегающего потока, и это определенным образом ограничивает эффективность ветровых установок.

Наиболее существенное ограничение связано с тем, что «отработанный» воздушный поток должен обладать определенной скоростью, чтобы покинуть окрестность ветроколеса, не создавая помех набегающему потоку

Эффективность преобразования ветроколесом энергии ветрового потока будет оптимальной, если:

- лопасти расположены так тесно, или ветроколесо вращается так быстро, что каждая лопасть движется в потоке, турбулизованном расположенными впереди лопастями;

- лопасти расположены так редко или ветроколесо вращается так медленно, что значительная часть воздушного потока будет проходить через поперечное сечение ветроколеса, практически не взаимодействуя с его лопастями.

Отсюда следует, что для достижения максимальной эффективности частота вращения ветроколеса заданной геометрии должна как-то соответствовать скорости ветра.

Эффективность работы ветроколеса зависит от соотношения двух характерных времен:

t
• времени, за которое лопасть перемещается на расстояние, отделяющее ее от соседней лопасти b

t
• времени, за которое создаваемая лопастью область сильного возмущения переместится на w расстояние, равное ее характерной длине.

Характерное время b для n – лопастного ветроколеса, вращающегося с угловой скоростью ω, равно:

2 * π

b ~ ---------------- n * ω

Время w зависит от размера и формы лопастей и изменяется обратно пропорционально скорости ветра.

Характерное время существования в плоскости ветроколеса создаваемого лопастью возмущения примерно равно:

l

w = -------------

 

Здесь: uо - скорость набегающего потока воздуха;

l - характерная длина возмущенной лопастью области

Эффективность использования ветроколесом энергии ветра максимальна, когда на конце лопастей выполняется условие:

w = b

Для n - лопастного ветроколеса оптимальная быстроходность:

4 * π

Zо = -------------

n

Быстроходность ветроколеса является самым важным для их характеристики параметром, зависящим от трех основных переменных:

• радиуса ометаемой ветроколесом окружности,

• его угловой скорости вращения

• скорости ветра.

Как безразмерная величина, она является основным параметром подобия при исследовании и конструировании ветровых электрических генераторов.

При проектировании ветро электрических установок надо учитывать следующие их особенности:



-Для обеспечения максимальной эффективности работы ветроколеса следует изменять частоту его вращения при изменении скорости ветра, сохраняя постоянным коэффициент быстроходности, в тоже время для максимально эффективной работы электрического генератора необходима практически постоянная частота вращения

- Механические системы управления частотой вращения ветроколеса достаточно сложны и дороги. Гораздо эффективнее и дешевле управлять частотой его вращения, изменяя электрическую нагрузку электрогенератора

- Оптимальная частота вращения ветроколеса тем меньше, чем больше его радиус, поэтому только очень малые ветроколеса (радиусом не более 2 м) удается соединять с генератором напрямую.

При больших размерах ветроколеса приходится использовать повышающие редукторы, удорожающие ветровых установку и ее обслуживание. Альтернативой редукторам могут стать новые типы многополюсных генераторов, работающих при меньших частотах вращения.

В конструкции ветроэлектрической установки предусматривается возможность отключения генератора от ветроколеса и вращения его от химического или механического аккумулятора энергии, поэтому систему управления генератором не связывают с работой ветроколеса.

При отсутствии такой связи даже при «мягком» соединении генератора с ветроколесом необходимы специальные демпфирующие устройства, для того чтобы исключить механические удары, перегрузки и броски напряжений на выходе генератора.





sdamzavas.net - 2020 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...