ВЕТРОКОЛЕСО С РЕГУЛЯТОРОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ. Патент № RU 2109166 МПК F03D7/04 | Биржа патентов
Реферат
Ветроколесо предназначено для получения энергии в широком диапазоне рабочих скоростей ветра и может быть использовано на тех территориях, где средняя годовая скорость ветра не превышает 5 м/сек. Несколько подпружиненных муфт 3 установлены на полом валу 1 и связаны парами рычагов 4 с лопастями 5. Пружины 2 одеты на вал 1 и вставлены одна в другую, не касаясь друг друга. Пружины 2 имеют различную жесткость. Лопасти 5 соединены попарно, расположены диаметрально. Каждая пара лопастей 5 соединена с определенной пружиной 2. При снижении скорости ветра каждая пара лопастей 5 становится в рабочее положение на той скорости ветра, на которую настроена пружина 2 для каждой пары лопастей. 1 з.п.ф-лы, 10 ил.
Формула изобретения
1. Ветроколесо с регулятором частоты вращения, содержащее поворотные лопасти и полый вал, на котором установлена подпружиненная муфта с возможностью перемещения относительно вала и
кинематически связанная с лопастями, отличающееся тем, что ветроколесо снабжено несколькими подпружиненными муфтами, пружины которых имеют различную жесткость и установлены одна в другую на валу, не
касаясь друг друга, при этом поворотные лопасти соединены попарно и расположены диаметрально, а кинематическая связь выполнена в виде пар рычагов, закрепленных на одной из муфт и паре соответствующих
лопастей.
2. Ветроколесо по п.1, отличающееся тем, что оно содержит три подпружиненные муфты, соединенные тремя парами рычагов с тремя парами лопастей.
Описание
Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветроколес с регулятором чистоты вращения.
Известны ветроколеса с различной скоростью вращения [1]. К ним относятся тихоходные, имеющие более пяти лопастей, недостатком которых является большой крутящий момент в начальном периоде вращения и невозможность развития больших оборотов, а также быстроходные ветроколеса, имеющие не более четырех лопастей, для страгивания и начала вращения которых требуется более высокая скорость ветра.
w3.org/1998/Math/MathML3″ com:pnumber=”3″> Известно ветроколесо с регулятором
частоты вращения [2], снабженное поворотными лопастями с центробежными грузами, полым валом, внутри которого установлен торсион с траверсой, кинематически связанный с лопастями, при этом
кинематическая связь траверсы с каждой лопастью выполнена в виде рычагов, закрепленных на траверсе, и лопасти, и имеющие соответственно взаимодействующие между собой контактную площадку и ролик.Недостатком известного ветроколеса является то, что оно воспринимает ветровую нагрузку только при скорости ветра более 4 м/с, а это не позволяет получать рабочие характеристики при малых скоростях ветра, что снижает КПД установки.
Наиболее близким аналогом является ветродвигатель [3], содержащий ветроколесо со ступицей, размещенное на валу, на котором установлена с
возможностью перемещения относительно последнего подпружиненная муфта с тангенциальными пазами, кинематически связанная с поворотными лопастями, имеющими хвостовики, при этом ветродвигатель снабжен
направляющими стержнями, установленными на ступице и размещенными в пазах муфты, а кинематическая связь выполнена в виде шарниров, каждый из которых размещен на муфте и соединен с лопастью на
хвостовике ее комлевой части.
Недостатком указанного ветродвигателя является то, что он работает в очень узком диапазоне скорости ветра и коэффициент использования энергии ветра невысок, так как все лопасти с одной муфтой и они все сразу переходят во флюгерное положение, не позволяя развивать большие обороты.
Целью настоящего изобретения является повышение коэффициента использования энергии ветра и расширение диапазона рабочей скорости ветра.
Согласно предлагаемому изобретению предлагаемое ветроколесо имеет несколько пар лопастей. Оптимальным вариантом является ветроколесо с тремя парами лопастей.
На фиг. 1, 2 изображено предлагаемое ветроколесо
с тремя парами лопастей, где
на фиг. 1 – вид спереди,
на фиг. 2 – вид сбоку.
На фиг. 3-6 схематично показано положение лопастей при различных скоростях ветра, где
на фиг. 3 – позиция, при которой три пары лопастей в рабочем положении,
на фиг. 4 – позиция, при которой две пары лопастей в рабочем положении, а одна пара – в флюгерном,
на
фиг. 5 – позиция, при которой одна пара лопастей в рабочем положении, а две пары – в флюгерном,
на фиг.
На фиг. 7 графически показана характеристика ветроколес с различной скоростью вращения.
На фиг. 8-10 показано ветроколесо с различными типами лопастей.
Ветроколесо содержит горизонтальный полый вал 1, на который надеты три пружины 2, причем каждая пружина вставлена одна в другую, не касаясь, и предназначена для подпружинивания муфт 3. Пружины
обладают различной жесткостью на усилие, соответствующее определенной скорости ветра, подбор которой осуществляют на испытательном стенде. Подпружиненные муфты 3 установлены с возможностью перемещения
относительно вала 1 и связаны тремя парами рычагов 4 с лопастями 5.
Положение лопастей при работе ветроколеса представлено на фиг. 3-6. Ветроколесо работает следующим образом.
При малых скоростях ветра 2-4 м/с (фиг. 3) все лопасти находятся в рабочем положении. При таком положении лопастей колесо начинает вращаться при малой
скорости ветра и передает большой крутящий момент. С увеличением скорости воздушного потока увеличивается частота вращения колеса (фиг. 4). При достижении скорости ветра 4 м/с пружина полностью
сжимается и первая пара лопастей переходит во флюгерное положение, так как пружина, соединенная с парой лопастей, имеет жесткость, соответствующую данной скорости ветра.
Предлагаемое ветроколесо позволило устранить недостатки традиционных многолопастных тихоходных ветродвигателей и малолопастных быстроходных.
На фиг. 7 графически представлены сравнительные характеристики ветроколес с различной
скоростью вращения, где
2 – характеристика быстроходного ветроколеса,
3 – характеристика ветроколеса предлагаемой конструкции.
Работа ветроколеса не зависит от типа применяемых лопастей (см. фиг. 8-10). Ими могут быть лопасти флюгерного типа (фиг. 8), пропеллерного типа со стабилизатором (фиг. 9) или
пропеллерного типа с центробежными грузами (фиг.
10).
Предлагаемое ветроколесо с регулятором частоты вращения позволяет повысить коэффициент использования энергии ветра, расширить диапазон рабочей скорости ветра, его можно с успехом применять на тех территориях, где средняя годовая скорость ветра не превышает 5 м/с.
4.6. Создание первых ветроэлектростанций – Энергетика: история, настоящее и будущее
В начале XX столетия, когда уже имелись научные основы развития ветротехники, в мире разворачивается строительство ВЭС.
ВЭС могут состоять как из одной, так и из нескольких ВЭУ, функционально связанных между собой и составляющих единый комплекс для производства электроэнергии путём преобразования кинетической энергии ветра в электрическую.
ВЭС работают, как правило, на общую сеть, но могут быть и автономными, когда питают электроэнергией обособленного потребителя и не являются частью общей энергосистемы.
Пионером в строительстве ВЭС явилась Дания, правительство которой ещё в 1890 г. приступило к проведению широкой программы развития ВЭУ большой мощности. В 1910 г. было построено несколько сотен таких ВЭУ. Они имели четырёхлопастные ветроколёса диаметром 23 м, установленные на башне высотой 24 м и соединённые механической передачей с электрическим генератором, расположенным у основания башни. Расчётная мощность генератора изменялась от 5 до 25 кВт. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой этими ВЭУ, примерно равнялась стоимости топлива, потребляемого дизельной электрической установкой.
После второй мировой войны датчане разработали и испытали три экспериментальные ВЭУ с установленной мощностью 12,45 и 200 кВт, предназначенные для работы в энергосистеме. Они успешно эксплуатировались до 1960 г. Когда выяснилось, что стоимость вырабатываемой электроэнергии превышает ранее эквивалентную стоимость энергии теплового двигателя, реализацию проекта приостановили.
Советский Союз.
Ветроиспользование в СССР рассматривалось как важная государственная проблема. Уже в 1924 г. под руководством Н.В. Красовского в отделе ветродвигателей ЦАГИ был разработан быстроходный двигатель мощностью до 50 л.с. с новой системой регулирования частоты вращения колеса, предложенной Г.Х. Сабининым. Она получила название стабилизаторной. С целью расширения работ по созданию ветродвигателей и использованию энергии ветра в 1930 г. на базе отдела ветродвигателей ЦАГИ был организован Центральный ветроэнергетический институт (ЦВЭИ), единственная в мире в то время научно-исследовательская организация такого профиля.
При конструировании ВЭУ наиболее сложным и ответственным моментом является обеспечение управления оборотами ветроколеса, так как условия параллельной работы на сеть требуют постоянства частоты вращения генератора вне зависимости от скорости ветра. Для этого используется поворот лопасти вокруг неподвижной оси. С изменением положения лопасти по отношению к направлению ветра изменяются и аэродинамические силы, действующие на нее, что и положено в основу регулирования.
Поворот лопастей осуществляется либо аэродинамически при помощи руля-стабилизатора, соединённого с центробежным регулятором, помещённым в крыле, предложенным, как сказано выше, профессором Г.Х. Сабининым, либо механическим путём – сервомоторами.
В 1931 г. была построена Балаклавская ВЭС (рис. 4.25), работавшая на электрическую сеть напряжением 6,3 кВ совместно с тепловой электростанцией мощностью 20 МВт, находящейся от неё на расстоянии 32 км (в Севастополе). По своим размерам (диаметр ветроколеса 30 м, мощность 100 кВт при скорости ветра 10 м/с, высота башни 25 м, частота вращения ветроколеса 30 об/мин) эта
станция не имела себе равных ни в СССР, ни за границей (в 1942 г. во время войны станцию разрушили). Кабина головки (длина 13,7, ширина 2,5, высота 3,8 м), где размещались генератор, электроаппаратура, редуктор с эластичными муфтами, была выполнена наподобие фюзеляжа самолёта. Ветроколесо имело три лопасти, которые свободно поворачивались на своих махах под действием стабилизаторов системы регулирования Г.
Х. Сабинина и Н.В. Красовского. Лопасти имели обтекаемый профиль, аналогичный профилю крыла самолёта, и длину 11 м при ширине 2 м у основания и 1 м на конце. Махи выполнялись из стальных труб диаметром 350 мм.
Плоскость вращения ветроколеса имела наклон 12° к вертикали, что было вызвано необходимостью уменьшить вылет ветроколеса относительно башни. Головка установки опиралась через шаровую пяту на сферу, закреплённую наверху башни. На этой опоре верхняя часть ВЭУ поворачивалась вокруг вертикальной оси при установке ветроколеса на ветер. Ферма головки соединялась шарнирно с наклонной хвостовой фермой, на нижнем конце которой также
шарнирно была присоединена тележка с мотором и лебёдкой. Хвостовая ферма служила для установки ветроколеса на ветер при изменениях его направления. Тележка опиралась на рельс, уложенный вокруг башни по кругу радиусом 20,5 м. Тележка двигалась по рельсу электродвигателем мощностью 1,5 кВт через червячную передачу. Включение его в работу происходило автоматически при изменении направления ветра.
Для этого наверху кабины был установлен флюгер размером 400 × 700 мм. В случае изменения направления ветра флюгер включал одну из катушек электромагнитного переключателя, находящегося в цепи электродвигателя хвостовой тележки. Двигатель перемещал тележку по рельсу до тех пор, пока ветроколесо не становилось снова против ветра и флюгер не размыкал контакта. Подъём на башню осуществлялся по хвостовой ферме, на которой для этой цели была уложена лестница.
Рис. 4.25. Общий вид Балаклавской ВЭС на 100 кВт
Генератор был установлен асинхронный, трёхфазного тока, мощностью 92 кВт при частоте вращения 600 об/мин, допускающий длительную перегрузку на 10%, который включался автоматически центробежным механизмом.
Эксплуатационные испытания ВЭС проводились на двух режимах: при 19 и 30 оборотах ветроколеса в минуту. При этом оказалось, что режим работы ВЭС на 30 об/мин значительно выгоднее. Годовая выработка энергии составляла около 280 тыс.кВт·ч при коэффициенте использования энергии ветра 0,32.
В конце 1935 г. ЦВЭИ в Москве закончил проект ВЭС с диаметром ветроколеса 50 м и синхронным генератором для параллельной работы на общую сеть (рис. 4.26). Передача вращения от вала ветроколеса к генератору осуществляется через двухступенчатый редуктор с передаточным отношением 1:25. Ветроколесо делает 24 об/мин, генератор – 600 об/мин. В кабине ветродвигателя находятся генератор, гидравлическая муфта, аппаратура защиты, электродвигатели пуска и остановки. Часть электрооборудования расположена внизу под башней на подстанции.
Мощность ВЭС равна 1000 кВт при скорости ветра 14 м/с. Ветродвигатель электростанции трёхлопастный, быстроходного типа, со стабилизаторным регулированием, но в отличие от предыдущей ВЭС поворачиваются только части лопастей.
Рис. 4.26. Общий вид ВЭС ЦВЭИ на 1000 кВт (проект)
Рис. 4.27. Общий вид ВЭС по проекту УИПЭ на 4500 кВт
Установка ветроколеса на ветер осуществляется электродвигателем, смонтированным на ферме штыря в нижней части кабины, который через две червячные передачи поворачивает головку.
На кабине в вертикальной плоскости, проходящей через ось вала, установлены ветрячки, вращающиеся при изменениях направления ветра. При этом они через электрическую передачу включают электродвигатель, который поворачивает головку до тех пор, пока ветроколесо не станет против ветра; ветрячки в этот момент останавливаются.
Высота башни 50 м; размеры основания 25 × 25 м. Для подъёма на верхний балкон башни имеются лифт и запасная лестница. У основания башни расположено здание, где помещается основное распределительное устройство электрической части.
Ещё более мощная ВЭС на 4500 кВт спроектирована Украинским институтом промышленной энергетики (рис. 4.27). На металлической трехногой башне высотой 150 м установлен на катках поворотный сварной мост, несущий на себе здание ВЭС со всеми передаточными механизмами. Поворот моста вокруг оси башни для установки ветроколеса против ветра производится автоматически. Ветроколесо диаметром 80 м состоит из четырёх крыльев цельнометаллической конструкции.
Главный вал при помощи эластичной муфты связан с зубчатой передачей, повышающей число оборотов в минуту с 18 до 612. Зубчатая передача приводит во вращение два генератора трёхфазного тока мощностью 2250 кВт каждый. От генераторов ток через контактные кольца отводится кабелем, идущим вдоль башни, к расположенному внизу зданию повысительной подстанции. Регулирование осуществляется посредством поворота части крыла («открылка») при помощи масляного сервомотора.
На рис. 4.28 представлен общий вид ветроэлектростанций, спроектированных Ю.В. Кондратюком (А.И. Шаргеем). Две ВЭУ расположены на одной башне. Каждая установка имеет ветроколесо диаметром 80 м с тремя (рис. 4.28, а) и четырьмя (рис. 4.28, б) лопастями. При каждом ветроколесе есть гидравлический мультипликатор, повышающий частоту вращения с 20 до 600 об/мин, генератор трёхфазного тока и комплекс механизмов управления и регулирования. Нижняя установка находится на высоте 65 м от земли, а верхняя – на вершине башни, на высоте 158 м.
Общее для обеих установок распределительное устройство и щиты находятся в добавочном этаже машинного зала нижней установки. Отсюда ток в 6000 В по кабелям идет к основанию башни на специальные кольцевые токосъёмы, так как башня поворачивается на своём основании в зависимости от направления ветра. С токосъёмов ток поступает на повысительную подстанцию, расположенную вблизи башни на земле. Башня представляет собой железобетонную трубу с наружным диаметром 6,5 м, заключающую внутри себя лестницу и два лифта. В вертикальном положении башня удерживается тремя растяжками, из восьми стальных канатов каждая. Для разгрузки низа башни от больших изгибающих моментов, а также с целью установки ветроколёс всегда против ветра основание башни поставлено на шарнир – гидравлический подпятник.
Шарнир представляет собой стальной цилиндр, установленный на фундаменте и наполненный специальной густой мазью из вискозина с канифолью. Сверху цилиндр запирается поршнем, на котором и стоит вся башня.
Специальная конструкция поршня позволяет ему покачиваться в цилиндре, не нарушая герметичности. Мазь находится под давлением около 350 атмосфер.
В целях устранения провисания растяжек и уменьшения при этом отклонения башни от вертикального положения в каждой растяжке, помимо основных канатов, имеются идущие выше поддерживающие канаты, несущие на себе вес основных канатов и позволяющие им всегда сохранять прямолинейную форму. Порывистый ветер будет покачивать башню, что представляет опасность вследствие возможности возникновения нескольких последовательных толчков ветра, синхронных собственным колебаниям башни. Ввиду этого растяжки в месте их анкеража снабжены гидравлическими демпферами, которые успокаивают колебания башни тотчас же по их возникновению. Так как ствол башни должен поворачиваться, растяжки и поддерживающие их канаты прикреплены к ней не непосредственно, а через кольцо тележек, внутри которого башня прокатывается, опираясь на него рельсами. Ветроколёса имеют лопасти, разделенные каждая на две части – внешнюю и внутреннюю.
Лопасти поворачиваются на махе сервомоторами, которые управляются органами регулирования. Во избежание перегрузок крыльев и башни при порывистом ветре внешние части лопастей снабжены пневматическими буферами, которые позволяют им выворачиваться при резких ударах ветра и затем автоматически возвращают их в нормальное положение.
а
б
Рис. 4.28. Общий вид ВЭС по проектам Ю.В. Кондратюка (А.И. Шаргея): а – на 10 000 кВт; б – на 12 000 кВт
В процессе работы ветроколесо вращает коренной вал, на котором оно жестко посажено. Вал входит своим концом внутрь ствола башни. При помощи шарнирной муфты к однокоренному валу присоединён двухкоренной вал, находящийся внутри башенного ствола и заканчивающийся фрикционной многодисковой муфтой с гидравлическим прижимом дисков. Фрикционная муфта имеет предохранительное значение, автоматически отключая от ветроколеса последующие звенья в аварийных случаях, что совершенно необходимо, если учесть огромную инерцию 80-метрового ветроколеса, обладающего на конце лопасти окружной скоростью 85 м/с.
За фрикционной муфтой следует расположенный уже по другую сторону ствола башни ротативный масляный насос оригинальной конструкции, которым и заканчивается цепь элементов, жестко присоединённых к ветроколесу. Насос подаёт масло под давлением до 37 атмосфер в находящуюся на верхнем этаже турбину Пельтона, соединённую непосредственно с генератором переменного тока. Для отвода выделяющегося в гидравлической передаче тепла часть циркулирующего в системе масла проходит через специальный радиатор, выпускаемый вниз на ветер из хвостовой части машинного здания. ВЭС начинает работать при скорости ветра 6 м/с. При скорости ветра 16,5 м/с она развивает мощность 7000 кВт, а при скорости 20,3 м/с – свою полную мощность в 10 тыс. кВт.
В 1936 г. на Ай-Петринской яйле в Крыму началось строительство ВЭС на 12 тысяч кВт, равной которой по мощности нет в мире и поныне. Её мощность почти в два раза превышала мощность первой советской опытной атомной электростанции. Этот проект и сегодня является предметом профессионального интереса специалистов всего мира.
К сожалению, после смерти куратора ветроэнергетики Г.К. Орджоникидзе по указке сверху строительство ВЭС при готовом ее фундаменте было законсервировано.
И всё-таки проект Ю.В. Кондратюка реализован с сохранением всех основ конструкции его учениками. Принципы математического моделирования процессов колебания 165-метровой железобетонной башни, разработанные Ю.В. Кондратюком, и ряд иных инженерных решений его соратники Н. Никитин и Б. Злобин позже использовали в проекте и строительстве Останкинской телебашни.
Основы теории строительства ветряных электростанций заложили профессор В.П.Ветчинкин и А.Г. Уфимцев. Они разработали проект многоколёсной ветряной элетростанции (ВЭС). В нём задача обеспечения мощности ВЭС решается не повышением диаметра ветроколеса, а увеличением числа ветроколёс относительно малых диаметров, смонтированных на общей башне рамной конструкции.
Рама с ветроколесами монтируется на ферменной поворотной башне. К верхней опоре прикреплены растяжки, удерживающие башню в вертикальном положении.
На раме монтируются 12 ветроколёс диаметром 20 м каждое. Суммарная мощность ВЭС около 500 л.с. при скорости ветра 8 м/с. Такую же мощность может давать ветродвигатель с одним ветроколесом диаметром 70 м, но построить такой ветродвигатель чрезвычайно трудно, тогда как ветроколёса диаметром в 20 м уже применяются на практике. Проект многоколёсной ВЭС пока ещё не реализован.
США. Как уже отмечалось, к концу XIX века в США было построено более 8 млн. малых ветроэнергоустановок, которые использовались для выработки электроэнергии, подъёма воды и выполнения других работ. Однако большинство этих установок были вытеснены начиная с 1930 г. энергосистемой, обеспечившей централизованным энергоснабжением большинство ферм США.
Рис. 4.29. Общий вид ВЭС «Смит3Путнэм» мощностью 1250 кВт
Наиболее весомый вклад в развитие ветроэнергетики США внесли созданием ВЭС «Смит-Путнэм» (Smith-Putnam).
После длительных исследований влияния размеров ВЭУ на её эффективность, проведенных в 1930 г.
, Путнэм пришёл к выводу, что для получения минимальной стоимости вырабатываемой электрической энергии требуются ВЭУ больших размеров. При участии известного аэродинамика Кармана он разработал ВЭУ большой мощности для работы на общую сеть. Фирма «S.Morgan Smith Company» (г. Йорк, Пенсильвания) спроектировала и испытала в работе установку в начале 1940 г. ВЭУ разместили около города Рутлэнд, в штате Вермонт, на вершине горы Грэндпас, на высоте около 610 м над уровнем моря (рис. 4.29).
Башня ветродвигателя ферменной конструкции имеет высоту 35 м и закреплена на стальной решётке, заложенной в бетонный фундамент на глубину около 7 м. Двухлопастное ветроколесо диаметром 53 м имеет лопасти длиной 20 м и шириной 3,7 м, одинаковой по всей длине. Развиваемая мощ
ность 1250 кВт при скорости ветра 14 м/с. Ветроколесо вращается со скоростью 28,7 об/мин. Регулирование скорости вращения ветроколеса достигается поворотом лопастей около оси махов. Махи крыльев у вала заделаны шарнирно так, что при порывах ветра под действием ударной нагрузки они отклоняются в направлении ветра на 20°, в то время как центробежные силы лопасти стремятся держать их в плоскости вращения ветроколеса.
Установка ветроколеса по ветру осуществляется гидравлическим механизмом. Последний приводит в движение передачу, смонтированную на ферме головки и находящуюся в зацеплении с большим зубчатым колесом, которое закреплено на верхнем венце башни. Включение и выключение механизма установки на ветер осуществляются флюгером.
Остановка ветродвигателя производится тормозным устройством с фрикционной передачей, приводимой в движение электродвигателем.
С октября 1941 г. до марта 1945 г. эта ВЭС выработала 360 тыс. кВт·ч. Она находилась в действии за этот период всего 1030 часов, из них 838 часов установка работала со средней мощностью 431 кВт параллельно с электрической системой. В марте 1945 г. ВЭУ потерпела аварию: на ходу отломалась лопасть ветроколеса весом 7 т. Авария произошла вследствие неудовлетворительной конструкции системы регулирования.
Поскольку авария произошла во время второй мировой войны, получить необходимые материалы и рабочую силу для ремонтных работ было невозможно.
Экономические расчёты показали, что ВЭУ в случае её восстановления в то время не могла конкурировать с электрическими установками обычного типа. Поэтому от дальнейших работ с ВЭУ отказались. Тем не менее ветротурбина на горе Грэндпас явилась важным этапом в развитии мировой ветроэнергетики.
В остальных странах мира вплоть до возникновения энергетического кризиса в 70-х годах XX столетия эксплуатировались ветроэнергетические установки небольшой мощности, никак не превосходящие вышеописанные работавшие или запроектированные ВЭС.
Как быстро вращается ветряная турбина?
Прежде чем ответить на эти два важных вопроса, давайте посмотрим на историю использования человечеством свободной энергии ветра для получения механической энергии, а затем перейдем к четкому определению некоторых терминов, которые нам понадобятся для обработки ответов.
Человечество давно использует энергию ветра для получения механической энергии. Энергия ветра использовалась для приведения в движение лодок со времен раннего Египта.
На протяжении веков мы использовали ветряные мельницы всех типов для измельчения зерна, перекачивания воды, распиливания древесины или даже резки камня. Наши ветряные турбины сегодня могут быть более гладкими, но принцип тот же — преобразование кинетической энергии в механическую энергию, которую мы можем использовать. В настоящее время это уравнение превратилось в преобразование энергии ветра в чистую возобновляемую электроэнергию.
Содержание [ Показать ]
Что такое современная ветряная турбина?Начнем с большого. Мы все видели фотографии массивной ветряной электростанции с высокими, белыми, трубчатыми башнями промышленного шейха, на которых установлены гладкие трехлопастные ветряные турбины, выстроенные ряд за рядом.
В этом блоге мы рассмотрим этих гигантов и посмотрим, как они работают и как быстро они вращаются, а затем мы перейдем к изучению домашних ветряных турбин и генераторных систем и тому, как они работают — что, спойлер, Ветряные генераторы для домашнего использования в основном используют те же принципы, что и эти гигантские промышленные ветряные турбины, с некоторыми небольшими отличиями.
Затем мы рассмотрим, как чистая возобновляемая энергия быстрой энергии ветра может помочь нам спасти планету.
Для ясности давайте уточним наши термины. Ветер является возобновляемым источником энергии, потому что он неисчерпаем, ветер дует по суше или по морю каждый день и так продолжается уже миллионы лет. Это означает, что энергия ветра бесконечна — она не иссякнет. Ветер также является чистой возобновляемой энергией, потому что процесс использования его энергии не приводит к выбросу загрязняющих веществ, подобно тому, как ископаемое топливо выделяет парниковые газы в атмосферу при их сжигании.
Для тех, кто думает, что ветряные дни (иногда называемые моряками депрессивным состоянием) нанесут вред технологии ветроэнергетики, есть три вещи, которые вы должны знать. Во-первых, поскольку созданная энергия хранится в генераторных системах, питание будет продолжаться даже в дни застоя ветра. Во-вторых, дни депрессии статистически редки.
И в-третьих, как мы позже обсудим, начальная скорость ветра, с которой начинают вращаться эти гигантские ветровые лопасти, находится всего в диапазоне от 6 до 10 миль в час, что является минимальной планкой скорости ветра.
В США ветряные турбины становятся все более распространенными. По данным Министерства энергетики, с 2000 года общая мощность ветроэнергетики в США увеличилась более чем в 24 раза. «В настоящее время в США достаточно энергии ветра, чтобы генерировать достаточно электроэнергии для питания более 15 миллионов домов, что помогает проложить путь к будущему экологически чистой энергии».
Как работает ветряная турбина? Несмотря на то, что существуют различные типы современных ветряных турбин, большинство ветряных электростанций США имеют 3 лопасти, установленные горизонтально на высокой вертикальной трубчатой стальной башне. Лопасти мало чем отличаются от лопастей пропеллера на самолете и работают почти так же, за исключением того, что вместо энергии, используемой для вращения винта, чтобы привести самолет в движение по воздуху, ветряная турбина установлена на стационарной башне, а энергия ветра вращает лопасти для выработки электроэнергии.
Ветряные турбины обычно имеют удлиненный аэродинамический носовой конус, называемый гондолой, который закрывает важные компоненты турбины. Эти компоненты включают в себя ступицу ротора (к которой прикреплены лопасти ветра), коробку передач и вал. Механика такова: ветер двигает лопасти, которые вращают ротор, который через коробку передач увеличивает скорость вращения вала в минуту, который затем подключается к генератору, который может накапливать выработанную электроэнергию. Эти ветрогенераторы также имеют контроллер , который не позволяет скорости ротора превышать 55 миль в час , чтобы избежать повреждений при сильном ветре. (В то время как ротор на ступице может вращаться только со скоростью 55 миль в час, кончиков лопастей ветра (в зависимости от длины лопастей) могут двигаться намного быстрее — как 180 миль в час !)
Скорость ветра постоянно измеряется и передается на контроллер.
Турбинам дополнительно нужна тормозная система, которую можно задействовать для остановки ротора в случае аварийной ситуации. В турбинах с горизонтальной осью (называемых направленными против ветра турбинами, поскольку они расположены с наветренной стороны от башни, к которой они прикреплены) также имеется привод рыскания, чтобы удерживать гондолу по направлению к ветру для оптимизации производительности ветряной турбины.
Думайте о десятискоростном велосипеде на стероидах, когда размышляете о том, как ветряная турбина использует серию шестерен для увеличения скорости вращения ротора примерно с 13 до 20 оборотов в минуту до эквивалентных 1500–1800 оборотов в минуту (об/мин). ) для вала. Эта скорость вала от 1500 до 1800 об/мин является скоростью, необходимой для выработки электроэнергии переменного тока (переменного тока).
Как энергия ветра вращает лопасти ветряных турбин? Минимальная скорость ветра (скорость включения), необходимая для перемещения этих больших промышленных ветряных лопастей, составляет от 6 до 10 миль в час.
Когда ветер дует на лопасти, давление воздуха на одной стороне лопасти уменьшается. Этот воздух под низким давлением притягивает лопасть к себе, создавая подъемную силу. Сила ветра, действующая на переднюю сторону лопасти, наоборот, называется сопротивлением. Именно сочетание разности давлений воздуха по обеим сторонам лопастей — подъемной силы и сопротивления — заставляет лопасти ветряной турбины вращаться.
Ветряные турбины массивных ветряных электростанций были разработаны для обеспечения постоянной подачи возобновляемой энергии в Национальную энергосистему. Крупная промышленная ветряная турбина может иметь мощность от 100 киловатт до нескольких мегаватт. Ветряная электростанция может иметь сотни турбин, каждая из которых может обеспечивать электроэнергией десятки тысяч домов.
Министерство энергетики США на правильном пути:Для тех, кто считает, что ветряные турбины не могут обеспечить электроэнергией нашу страну, обратите внимание на недавнее заявление Министерства энергетики США:
«Морские ветряные турбины используются во многих странах для использования энергии сильных, устойчивых ветров, дующих с побережья.
Технический ресурсный потенциал ветров над прибрежными водами США достаточен для обеспечения более чем 4000 гигаватт электроэнергии , или примерно четырежды генерирующих мощностей нынешней электроэнергетической системы США. Хотя не все эти ресурсы будут освоены, это открывает большие возможности для обеспечения электроэнергией густонаселенных прибрежных городов.
Ветряные турбины дают уникальную возможность использовать энергию в районах, где население нашей страны больше всего в ней нуждается. Это включает в себя потенциал морского ветра для обеспечения электроэнергией населенных пунктов вблизи береговой линии, а также способность наземного ветра поставлять электроэнергию в сельские общины с несколькими другими местными источниками энергии с низким уровнем выбросов углерода.
Департамент энергетики продолжает работу по развертыванию ветроэнергетики в новых районах на суше и на море и обеспечению стабильной и безопасной интеграции этой энергии в электрическую сеть нашей страны».
Чтобы отдать должное, Дания объявила, что инвестирует в строительство искусственного прибрежного острова, на котором будет установлено более 600 ветряных турбин, обеспечивающих электроэнергией всю страну. Нам нужны обязательства от каждой страны в мире, чтобы использовать чистую возобновляемую электроэнергию с таким апломбом.
Что видит эколог, глядя на ветряную электростанцию?Когда защитник окружающей среды видит эти большие, часто организованные ряды ветряных турбин, мы видим солдат, борющихся за переход на чистую возобновляемую энергию. Поскольку эти элегантные лопасти ветра вращаются в том, что иногда кажется ( обманчиво) замедленным движением, мы все должны признать, что ставки высоки в войне, которую эти солдаты постоянно вращают, чтобы сражаться. Их нынешняя битва ведется не за мировое господство, а за спасение мира.
Исследования показали, что у нас есть всего одно десятилетие, чтобы остановить изменение климата глобальное потепление, вызванное антропогенными парниковыми газами, иначе окружающая среда достигнет критической точки, когда будет труднее обратить вспять ущерб окружающей среде, причиненный человеком за последнее время.
150 лет за счет сжигания ископаемого топлива, которое выделяет токсичные и вредные парниковые газы в нашу атмосферу.
Итак, в следующий раз, когда вы увидите фотографию одной из этих огромных ветряных электростанций, знайте, что эти турбины работают круглосуточно, борясь за спасение нашей планеты, вырабатывая чистую электроэнергию из ветра.
Для баланса мы должны упомянуть один недостаток этих больших ветряных турбин. К сожалению, как и реквизит самолета, лопасти ветра не видны при быстром движении. Это означает, что птицы их не видят. Это также означает, что важно стараться тщательно размещать эти турбины там, где они нанесут наименьший ущерб дикой природе птиц. Возможно, когда все задумаются над этой проблемой, это позволит нам найти решение этого реального недостатка использования ветряных турбин. Помимо этой угрозы для дикой природы птиц, эти ветряные турбины являются звездным способом выработки электроэнергии из чистой возобновляемой энергии ветра.
Как домовладельцы могут помочь в борьбе с изменением климата, используя возобновляемую энергию ветра? Ветряные турбины теперь доступны для домашнего использования в качестве альтернативного источника электроэнергии, и сегодня на рынке можно увидеть множество разновидностей, которые предлагают огромное количество ваттной мощности.
Но настоящие ли они?
Небольшие ветряные турбины (мощностью до 100 киловатт) домовладельцы могут использовать для питания своих домов, если подключение к коммунальной сети недоступно или домовладелец хочет избежать использования дорогостоящей мощности сети в пиковое время. В этой ситуации турбина обычно располагается недалеко от того места, где будет использоваться вырабатываемая электроэнергия. Эти меньшие ветряные турбины обычно подключаются к генератору, такому как природный генератор, поэтому энергия может быть сохранена для использования сейчас и/или позже.
В качестве долговечной ветряной турбины для домашнего использования, которая использует бесплатную возобновляемую энергию ветра для производства электроэнергии, мы рекомендуем систему Wind Turbine от Nature’s Generator. Наши лезвия изготовлены из прочного литого алюминиевого сплава, поэтому они могут выдерживать износ при нормальных погодных условиях.
Мы знаем, что при покупке ветряной турбины необходимо учитывать множество факторов, поэтому давайте больше узнаем о ветряных турбинах для домашнего использования и о том, как они могут играть большую роль в вашей повседневной жизни.
Принцип работы ветряной турбины для домашнего использования во многом аналогичен тому, как работают большие ветряные турбины коммунального назначения. Проще говоря, это похоже на вентилятор, но вместо того, чтобы использовать электричество для генерации ветра, ветряная турбина использует ветер для производства электроэнергии.
Проще говоря, домашняя ветряная турбина преобразует энергию ветра в электричество, поглощая движение воздуха. Огромным преимуществом использования ветряной турбины для домашнего использования является то, что в нашей среде почти всегда присутствует постоянное движение воздуха. Отсутствие ветра обычно не является проблемой. Это большой плюс для включения ветряных турбин в вашу систему возобновляемой энергии.
Зачем мне домашний ветряк? Наличие ветряной турбины дает вам возможность круглосуточно и без выходных заряжать свой стандартный генератор Nature’s Generator или Nature’s Generator Elite.
Выбор ветряной турбины принесет вам пользу, потому что людям нужна электроэнергия в любое время дня и ночи. С помощью Nature’s Generator вы можете выбрать только систему ветряных турбин для сбора энергии ветра, или у вас может быть как ветряная турбина, так и система сбора солнечных батарей.
Ветряная турбина (или две) может создать автономную систему, или турбина может дополнить систему Nature’s Generator, работающую на солнечной энергии. Мы говорим «увеличить», потому что солнце садится каждую ночь, оставляя автономную солнечную генераторную систему для использования накопленной энергии в темные ночные часы. Если у вас есть ветряная турбина, она будет постоянно подзаряжать ваш генератор.
Итак, ветряная турбина увеличивает мощность вашей системы Nature’s Generator, поскольку ее можно использовать во время зарядки (не все генераторы имеют такую функцию). Важно отметить, что энергия, вырабатываемая ветряной турбиной, постоянно сохраняется, даже если батарея используется.
Эта функция увеличивает общую емкость вашей системы.
Да, наши ветряные турбины будут работать с вашим природным генератором на солнечной энергии. Фактически, наши генераторы были специально разработаны для одновременного использования источников солнца и ветра. Однако вам не обязательно использовать оба источника — вы можете просто использовать бесплатную энергию ветра или просто использовать бесплатную энергию солнца.
Наша ветряная турбина не только разработана и изготовлена для использования с генератором природы, но и все материалы, из которых изготовлены наши ветряные турбины, изготовлены качественно, чтобы выдерживать природные условия, чтобы вы могли уверенно наслаждаться бесплатной электроэнергией, вырабатываемой ветром, с минимальным обслуживанием.
Что входит в комплект Ветряная турбина Nature’s Generator ? Ветряная турбина предлагается в виде полного комплекта, включающего кабель ветряной турбины длиной 100 футов, разъемы, блок управления, оборудование и сумку для инструментов.
Единственный пункт не входит это башня. В отличие от других дешевых ветряных турбин на рынке, где разъемы и кабели продаются отдельно и легко рвутся, продукты Nature’s Generator долговечны. Nature’s Generator также предлагает комбинированный комплект генератора солнечной и ветровой энергии для полного и удобного решения в области энергетики.
Ветряная турбина Nature’s Generator Powerhouse похожа на ветряную турбину Nature’s Generator, но предназначена для работы с Nature’s Generator Powerhouse. Ветряная турбина Powerhouse предлагается в виде полного комплекта, включающего кабель ветряной турбины длиной 100 футов, разъемы, блок управления, оборудование и сумку для инструментов. Единственный пункт не входит это башня.
Как настроить ветряную турбину Nature’s Generator? Любой может установить ветряную турбину Nature’s Generator.
Он поставляется со всем необходимым для успешного подключения к генератору природы. Единственное, что вам нужно для получения отдельно , это башня, которая вам понадобится, чтобы поднять ветряную турбину.
Наша ветряная турбина предназначена для установки на стальную трубу или трубопровод сортамента 40 номинальным диаметром 1,5 дюйма, которые можно приобрести в местном хозяйственном магазине. Внешний диаметр трубок или трубопроводов должен составлять от 1,875 дюйма до 1,9 дюйма.00 дюймов. Ни при каких обстоятельствах нельзя использовать пластиковые трубы для строительства башни. Башня должна быть способна выдерживать нагрузку в 160 фунтов в горизонтальном направлении на ветровую турбину — чтобы выдержать эту нагрузку, требуется описанная стальная труба или шланг сортамента 40.
Вот несколько рекомендаций по установке ветряной турбины Nature’s Generator
- Выберите идеальное место для установки вашего генератора Nature’s Generator
Ветряная турбина.
В идеале постарайтесь подняться выше окружающих зданий, чтобы они не препятствовали ветру.
- Установите ветряную турбину Nature’s Generator в соответствии с вашим
Руководство пользователя.
- Подключите ветряную турбину вашего генератора Nature к генератору Nature’s .
Генератор, снова следуя инструкциям в Руководстве пользователя.
Все ли ветряные турбины созданы одинаковыми?К сожалению, нет. На рынке есть несколько дешевых ветряных турбин, изготовленных из дешевых материалов, которые легко ломаются — будьте осторожны с этими продуктами.
Наша ветряная турбина предназначена для работы при более низких скоростях ветра. Среди факторов, которые необходимо учитывать при выборе ветряных турбин, скорость ветра необходима для выработки электроэнергии. Это факт, что дешевые ветряные турбины также требуют более высокой скорости ветра для выработки электроэнергии.
В отличие от других ветряных турбин, ветряная турбина от Nature’s Generator изготовлена из высококачественного литого алюминиевого сплава, который обеспечивает защиту от природных элементов. Его прочная конструкция обеспечивает универсальное использование на суше, воде или везде, где вы решите установить ветряную турбину, с дополнительным плюсом, что она может генерировать 150 Вт энергии только от ветра со скоростью 27 миль в час или 350 Вт для ветряной турбины Powerhouse.
Могу ли я расширить ветряную турбину генератора природы?С генератором природы, да, вы можете. Все наши системы расширяемы. Вы можете добавить до 2 ветряных турбин к своему генератору природы. Блок контроллера с двумя ветряными турбинами позволяет последовательно подключить две ветряные турбины Nature’s Generator к вашему генератору, чтобы увеличить производительность перезарядки в час.
Вы можете спросить, почему бы не купить ветряк с более высокой мощностью вместо двух ветряков Nature’s Generator? Это хороший вопрос.
Ответ заключается в том, что ветряные турбины с более высокой мощностью требуют более высокой скорости ветра для получения минимальной мощности. Преимущество наличия 2 ветряных турбин Nature’s Generator заключается в том, что вы получаете максимальную выходную мощность при средней скорости ветра.
В целом ветряная турбина Nature’s Generator идеально подходит для домашнего использования. Он построен из высококачественных материалов, которые могут противостоять природным элементам. Оптимально работает только при средней скорости ветра. И, наконец, он может расширяться, если вам нужно или вы хотите использовать больше бесплатной энергии ветра.
Итак, наш вопрос, вытекающий из заголовка, звучал так: «Как быстро ветряные турбины помогут нам спасти планету?» Этот ответ остается в подвешенном состоянии, ответ зависит от того, что каждый из нас будет делать в следующее десятилетие. Если каждая страна в мире приложит все усилия для скорейшего перехода на возобновляемые источники энергии, ответ может быть «Очень быстро».
Если каждый отдельный человек во всем мире также внесет свой вклад в перевод своих домов на альтернативные чистые, возобновляемые источники энергии, то ответ вполне может быть «9».0039 Даже Быстрее.
Честно говоря, нам нужен еще более быстрый ответ.
Приглашаем вас ознакомиться с нашими недорогими продуктами Nature’s Generator.
Максимально доступная стоимость нашей продукции входит в миссию нашей компании. Это прямо указано в заявлении о нашей миссии, потому что основатели нашего Nature’s Generator понимали важность обеспечения доступности возобновляемых источников энергии для всех.
Они поняли, что это ключ , потому что, чтобы заставить всех использовать эти системы, каждый должен быть в состоянии позволить себе эти системы, иначе они не будут использоваться повсеместно, а это означает, что успех быстрого перехода к этим бесплатным возобновляемым источникам энергии ветра и солнечной энергии может быть в опасности. .
Дело в том, что для того, чтобы эти решения в области возобновляемых источников энергии помогли спасти нашу планету, каждый должен иметь возможность позволить себе использовать эту технологию.
Если эта цель может быть реализована, то мы вполне сможем ответить на следующий вопрос: как быстро эти ветряные турбины помогут нам спасти планету? С сильным и прямым ответом: «Так быстро, как только возможно».
Не преувеличивайте, но купите наш недорогой генератор возобновляемой энергии с ветряной турбиной, чтобы внести свой вклад и помочь спасти мир.
Спасибо!
Как быстро вращаются ветряные турбины? (Быстрее, чем вы думаете)
Обычные турбины с комфортом развивают скорость до 100 миль в час, более крупные модели с более тяжелыми лопастями достигают скорости 180 миль в час.
Скорость вращения лопастей ветряной турбины находится в прямой зависимости от скорости ветра. Ветряные турбины наиболее эффективны при высокой скорости ветра.
Хотя может показаться, что ветряные турбины движутся с постоянной скоростью, это не так.
Однако поиск идеального места для размещения ветряных турбин требует месяцев тщательных испытаний. Их размещают в регионах, где скорость ветра наиболее постоянна и постоянна круглый год.
Что такое ветряная турбина
Ветряная турбина представляет собой конструкцию, которая использует кинетическую энергию ветра и преобразует ее в электрическую энергию.
Электроэнергия направляется в национальную сеть и распределяется по различным точкам выхода.
AdvertisementsВсе движущиеся объекты обладают кинетической энергией благодаря своему движению и приложенной силе.
Более тяжелые предметы, которые движутся быстрее, обладают большей кинетической энергией.
Ветряные турбины доступны во всех формах и размерах, в зависимости от их предполагаемого применения:
- Малые турбины предназначены для эффективного энергоснабжения сельских домов и коттеджей.
- Местные турбины производят достаточно энергии, чтобы обслуживать все дома и предприятия в сообществе.
- Турбины промышленного масштаба объединяются в ветряную электростанцию. Они снабжают Национальную энергосистему постоянным и большим запасом энергии.
Типы ветряных турбин
Существует два основных типа ветряных турбин:
HAWT – ветряная турбина с горизонтальной осью
Наиболее распространенный тип ветряной турбины. Он имеет 2 или 3 аэродинамических лопасти, прикрепленных к валу несущего винта в верхней части башни.
Рекламные объявленияОни располагаются с подветренной стороны или с подветренной стороны и способны работать на высоких скоростях.
VAWT – ветряная турбина с вертикальной осью
Этот тип турбины используется реже, поскольку он менее эффективен, чем HAWT.
Вал несущего винта проходит вертикально, что позволяет активировать ветер с любого направления.
Они чаще всего используются для питания отдельных домов, что дает им личный источник возобновляемой энергии.
Что заставляет вращаться лопасти ветряной турбины
Ветряная турбина состоит из трех основных частей:
- Лопасти
- Ротор
- Турбина
Ветряные турбины извлекают энергию из ветра.
Автоматическая ориентация, создаваемая гондолой , расположенной наверху башни, позволяет максимально использовать преимущества ветра, независимо от того, в каком направлении он дует.
AdvertisementsПо мере того, как ветер проходит мимо, аэродинамические гигантских лопастей вращаются. Это достигается только тогда, когда ветер достигает скорости включения; минимальная сила ветра, необходимая для движения лопастей, составляет от 6 до 10 миль в час.
Лопасти прикреплены к ротору , 3 лопасти в ступице, которая вращает вал, соединенный с коробкой передач. Это увеличивает скорость вращения с 13-20 об/мин до 1500-1800 об/мин.
Редуктор передает энергию через быстрый вал к генератору. Именно здесь энергия получает дополнительное напряжение, а электроэнергия распределяется с подстанций в национальную сеть.
Что такое возобновляемая энергия
Любой восполняемый источник энергии, который можно преобразовать в электроэнергию, является возобновляемой энергией.
Существует несколько типов, в том числе солнечная энергия солнца, приливная энергия волн, гидроэлектроэнергия рек и энергия ветра, где турбина используется для использования ветра и преобразования его в электричество.
Как рассчитывается скорость турбины
Издалека легко обмануться, думая, что ветряные турбины вращаются медленно и громоздко.
Только когда вы приблизитесь к ним, вы оцените скорость, с которой они вращаются.
AdvertisementsКогда вы знаете формулу, можно рассчитать скорость вращения турбины с помощью калькулятора.
Вам необходимо знать длину лезвия и длину окружности, которую кончик лезвия проходит за один оборот. Это делается с помощью уравнения 2 ∏r (удвоенный радиус, умноженный на число пи, 3,1415)
Следовательно, лопасть длиной 120 футов. Х 2 = 240 футов.
Умножьте это на число Пи, и получится 753,96 фута. Это окружность поворотного круга.
Если кончику лезвия требуется 4 секунды, чтобы пройти это расстояние, то скорость в футах в секунду будет равна
753,96 / 4 = 188,49 фута/сек
Чтобы преобразовать это в мили в час, нужно умножить на 0,681818182.
Этот конкретный ветряк вращается со скоростью 128,5 миль в час.
Это относительно медленно, так как большие турбины могут достигать скорости 180 миль в час до того, как сработают методы отключения.
Максимальная скорость ветряной турбины с горизонтальной осью
Все турбины предназначены для работы на максимальной скорости с максимальной эффективностью. Известная как НОМИНАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ или СКОРОСТЬ ВЫДЕРЖАНИЯ, когда наступает сильный шторм и скорость ветра превышает безопасные пределы, турбина нуждается в отказоустойчивости для защиты от повреждения лопастей или двигателя.
Безопасные диапазоны скорости ветра считаются :
40 метров в секунду (144 км/ч, 89 миль в час)
до
72 метра в секунду (259 км/ч, 161 миль в час)
Наиболее распространенная рекомендуемая скорость выживания составляет 60 метров в секунду (216 км /ч, 134 мили в час).
Что происходит, когда скорость ветра превышает скорость выживания?
Повышенная скорость ветра вырабатывает больше электроэнергии, пока турбина не будет работать на максимальной номинальной мощности.
Однако для эффективной выработки максимальной мощности необходимо контролировать скорость вращения лопастей.
Чтобы предотвратить повреждение лопастей и ненужную нагрузку на двигатель, турбина имеет два метода снижения крутящего момента при сильном ветре.
- Автоматическое отключение : Когда скорость ветра регистрирует скорость выживания, срабатывает автоматическое отключение двигателя, в результате чего роторы останавливаются.
- Перьевые лопасти : Прикрепляемые к внешнему краю лезвия во время строительства, перья помогают уменьшить нежелательный вращательный момент. Когда скорость ветра снижается, они «распускают перья» и возобновляют нормальную работу.
Как измеряется скорость ветра
В ветряных турбинах используется крыльчатый анемометр , часть оборудования, необходимая для их безопасной и контролируемой работы.
Машина расположена на вершине башни, ее легко узнать по набору вращающихся лопастей или чашек.
Количество оборотов за отведенный период измеряется и отображается в милях в час или км/ч.0003
Флюгер обозначает другой важный фактор, направление ветра.
Соотношение скоростей наконечника (TSR)
TSR — это формула, используемая конструкторами для обеспечения того, чтобы их турбины захватывали достаточно жизнеспособного воздуха.
Это соотношение между скоростью вращения кончика лопасти и фактической скоростью ветра.
Например, лопасти, движущиеся со скоростью 100 миль в час при скорости ветра 20 миль в час, дают TSR 5, 100/20 = 5.
Следовательно, кончик лопасти движется в 5 раз быстрее ветра.
Высокоэффективные ветряные турбины с 3 лопастями обычно имеют TSR 6-7.
Хотя желателен более высокий коэффициент, он не должен наносить ущерб двигателю. Если он перегрузится, он станет шумным и, возможно, выйдет из строя.
Рекламные объявления TSR ветряной турбины особенно важен для измерения ее эффективности и способности производить максимальную энергию.
Низкий коэффициент, при котором лопасти движутся слишком медленно, означает, что слишком много ветра обходит лопасти и тратится впустую.
Высокий коэффициент, при котором лопасти движутся слишком быстро, означает, что они проходят через турбулентность предыдущей лопасти. Этот второсортный ветер снижает эффективность.
Факторы, влияющие на скорость ветряных турбин
Хотя размещение ветряных турбин в регионах с наибольшей скоростью ветра может показаться наиболее целесообразным, это не всегда так.
Турбины производят наибольшее количество возобновляемой энергии при размещении в районах с регулярным постоянным ветром, а не случайным сильным ветром.
На выходную мощность влияют другие элементы:
Энергия ветра
Более сильный ветер обеспечивает большую часть преобразования энергии, так как он быстрее вращает лопасти.
Плотность воздуха
Плотность воздуха в определенном месте представляет собой комбинацию высоты, давления и температуры.
