Механическая характеристика ветротурбины
Механическая характеристика ветротурбины – это зависимость величины развиваемого крутящего момента ветротурбины в функции быстроходности ветротурбины Z, определяемой как отношение величины окружной скорости конца лопасти радиусом R к действующему значению скорости ветра V
(1.6)
Исходными данными для построения механической характеристики ветротурбины является зависимость коэффициента мощности Ср от быстроходности Z: Ср = f(Z) (рис. 1.6).
Рисунок 1.6 – Зависимость Ср = f(Z)
Механическая характеристика ветротурбины, показанная на рис. 1.7, позволяет определить следующие параметры:
- Мпуск. – значение пускового момента при угловой скорости ω = 0;
- Мmax – максимальный момент ветротурбины при заданной скорости ветрового потока;
- Сmax – соответствует режиму максимальной эффективности ветротурбины;
- ω0 – скорость холостого хода ветротурбины при отсутствии момента нагрузки на валу ветротурбины.
Механическая характеристика ветротурбины
Необходимо отметить, что у большинства ветротурбин значение пускового момента отлично от нуля. Это означает, что при скорости ветрового потока выше номинальной, ветротурбина не может самостоятельно начать работать. Запустить в работу ВЭУ можно только путем предварительного разгона.
|
|
|
Семейство механических характеристик ветротурбины при постоянной геометрии ветротурбины (рис. 1.8) описывается выражением:
где ρ – плотность воздуха, кг/м3;
VВ – скорость ветрового потока, м/с;
АВТ – эффективная площадь, ометаемая ветротурбиной, м2;
– коэффициент использования ветротурбины энергии ветра (коэффициент мощности);
– быстроходность ветротурбины
При изменении скорости ветрового потока точки Мmax и Сmax образуют линии максимальных моментов и линию оптимального отбора мощности ветротурбины.
Семейство механических характеристик ветротурбины
Быстроходность ветротурбин является, возможно, самым важным для их характеристики параметром, зависящим от трех основных переменных: радиуса ометаемой ветротурбиной окружности, его угловой скорости вращения и скорости ветра. Как безразмерная величина она является основным параметром подобия при исследовании и конструировании ветроэлектрогенераторов.
Экспериментальные характеристики ветродвигателей получают либо в аэродинамической трубе, где создается искусственный воздушный поток, либо в природных условиях в ветросиловой лаборатории с башней, оборудованной специальными приборами.
|
|
|
Экспериментальные характеристики ветродвигателей получают по инерционному методу Аэродинамического института. Этот метод основан на законе инерции вращающихся масс. Чтобы сообщить вращающемуся вокруг своей оси телу известное угловое ускорение, необходимо действие на это тело вращающегося момента, величина которого равна моменту инерции тела, в данном случае ветрового колеса. Относительно оси его вращения, умноженному на угловое ускорение, т. е.
где М – вращающий момент;
I – момент инерции вращающегося тела;
– угловое ускорение.
Таким образом, зная угловое ускорение в каждый данный момент времени и момент инерции модели вращающейся ветротурбины, можно определить крутящий момент М = Маэр модели, вызванный внешними силами, т. е. воздушным потоком в аэродинамической трубе.
Определив для каждого момента времени значение угловой скорости ω, находят число модулей Z, которое соответствует полученному крутящему моменту ветряка Маэр, затем строят характеристики Маэр = f(Z) и ξ = f(Z).
|
|
|
Экспериментальные испытания реальных ветротурбин на башне в естественном ветровом потоке ценны и необходимы, потому что получаемые при этом результаты в наибольшей мере отражают работу ветродвигателей в эксплуатации. Воздушный поток в аэродинамической трубе действует на модель с постоянной по величине и направлению скоростью, в то время как ветровой поток, набегающий на ветротурбину в реальных условиях, изменяется и по скорости и по направлению. Кроме того, ветротурбины имеют различные детали на крыльях, поставленные с целью регулирования числа оборотов, и крепления, которые не всегда можно выполнить на модели.
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 414; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!