Partea principală a parcului eolian este roata eoliană. Prin aceasta, energia cinetică a vântului este transformată în energie mecanică.
Roțile de vânt sunt împărțite în două grupe:
1 - cu o axă orizontală de rotație;
2 - cu o axă verticală de rotație.
Pentru moment, vom lua în considerare o roată de vânt cu o axă orizontală de rotație. Poate avea una sau mai multe lame, care sunt instalate sub un anumit unghi față de planul de rotație al roții eoliene. O roată eoliană poate fi rapidă sau lentă. În funcție de diametrul și numărul de lame, viteza vântului se rotește la aceeași viteză a vântului. Acest indicator este numit viteza roții de vânt și este determinat de raportul dintre viteza periferică a capătului lamei și viteza vântului.
în cazul în care:
W - frecvența de rotație a roții eoliene (rpm)
V - viteza vântului (m / s)
L este circumferința (m)
Z - proiectarea de mare viteză a roții eoliene.
Dar, deoarece inițial nu știm frecvența revoluțiilor roții eoliene, care depind de performanța sa. Când aerul trece prin lame, rămâne o urmă indignată care inhibă rotirea roții eoliene. Și, prin urmare, cu cât sunt mai multe lame, cu atât viteza devine mai mică. Prin urmare, pentru a calcula aproximativ viteza roții eoliene, luăm ca bază viteza (Z), stabilită în practică pentru morile de vânt cu un număr diferit de lame
1 roată elastică de zăpadă Z = 9,0
2 roți elastice cu zăvoare Z = 7,0
3 roată de vânt cu palete Z = 5,0
6 roți de vânt lobate Z = 3.0
12 roți de vânt lobate Z = 1,2
Și conform formulei de mai jos, calculați viteza roții eoliene.
Performanța întregii structuri și funcționarea în siguranță a instalației depind de performanța roții eoliene.
Strunjirea unei roți eoliene în funcție de viteza vântului, diametru și viteză mare (rpm)
Ca de construcție, cu viteză mică, și, prin urmare, forțele centrifuge și giroscopice considerabil mai mic decât viteza mare văzut din tabelul multibladed. Având în vedere că windwheels tehnologia de producție în condiții de amatori lasă mult de dorit, și nu pentru că meșterii sunt în imposibilitatea de a produce capodopere, ci pentru că respectarea tuturor criteriilor din datele de construcție de origine vor fi de aur. Presupun recomanda palete de elice multibladed cu suma de cel puțin 5. Astfel de modele nu sunt la fel de critice pentru echilibrarea erorilor. Ei nu cer asupra performanțelor aerodinamice ale profilului paletei, și pot fi aplicate cu succes lame concave.
Dar cum să instalați aceste scapule? Să luăm în considerare această întrebare.
Dacă, de exemplu, o placă de placaj simplu este plasată într-un unghi față de fluxul de aer introdus, ridicarea maximă la aceeași viteză a aerului va fi la un unghi de instalare de 45 de grade. Pe măsură ce setarea unghiului este redusă sau mărită, forța de ridicare va scădea, iar rezistența la curgere va scădea sau va crește corespunzător. Prin urmare, ia punctul de plecare - un unghi de 45 de grade. Dar cât mai departe de axa de rotație este elementul lamei, cu atât mai puțin trebuie să fie setat fizic unghiul de instalare pentru acest element. Acest lucru poate fi văzut în figură. Volumul de aer limitat în lungime trebuie să treacă prin zona roții eoliene.
Datorită vitezei unghiulare, secțiunea transversală, la diferite raze ale lamei, care ar merge cu aceeași eficiență, în volumul de aer și nu creează frânare, ar trebui să aibă un unghi de montare diferit. Și mai departe de axa de rotație, unghiul devine mai mic.
Faceți clic pe imagine pentru al mări.
Unul dintre indicatorii pentru calcularea lamei este pasul șurubului. Figura prezintă etapa pentru una dintre secțiunile transversale ale lamei, distanță de axa șurubului până la distanța R.
Cu alte cuvinte, se poate spune că terenul secțiunii transversale este distanța pe care se deplasează masa de aer în timpul unei rotații, dacă ne imaginăm masa aerului sub forma unei piulițe, al cărui diametru este 2R, iar unghiul filetului egal cu unghiul dintre coarda și planul în secțiune luată de rotație a șurubului. Pasul șurubului este determinat de formula:
în cazul în care:
H = pasul secțiunii selectate (m);
R = raza secțiunii (m);
a = unghiul de setare a secțiunii (grade)
Unghiul de instalare a secțiunii lamei roții eoliene este determinat de formula transformată:
a (unghiul de reglare) = Arctg (H / 2PR)
Exemplu de calcul al răsucirii lamei:
lama de lamă = 1 metru,
diametrul roții eoliene = 3,1 metri
Calcularea răsucirii lamei
În aceste instalații, să excludă în mod ideal rezistență la elice o viteză a vântului de 3 roti m / s vânt trebuie să facă trei rotații pe secundă și 3 * 60 = 180 rot / min.
Dar acest lucru este ideal. De fapt, viteza de rotație a elicei de afecta turbulența lamelor anterioare, frecarea cauzată de lamele, generatorul de răspuns în funcție de sarcina electrică aplicată. Și, în realitate, se transformă elicea tinde să fie calculat indicatori, dar, de fapt, va fi mult mai mici.
Următoarea figură în calculul roții eoliene este puterea fluxului de vânt care trece prin zona de măturat. Se calculează cu destulă precizie conform metodologiei general acceptate:
P = 0,5 * Q * S * V3
P - putere (W);
Q este densitatea aerului (1,23 kg / m 3);
S - suprafața curbată a rotorului (m 2);
V - viteza vântului (m / s);
Dar, din moment ce o transformare de sută la sută a unui tip de energie în alta nu este posibilă, atunci începem să scădem pierderile. Roata eoliană are un anumit coeficient de utilizare (conversie) a energiei eoliene. Valoarea maximă a utilizării teoretice a energiei eoliene pentru roțile eoliene ideale de mare viteză este 0,593. Pentru cele mai bune exemple de turbine eoliene de mare viteză cu profil aerodinamic, această cifră este de la 0,42 la 0,46. În cazul oglinzilor retrovizoare care se deplasează lent, acest indicator variază de la 0,27 la 0,35, în funcție de calitatea designului și este indicat în calcule prin simbolul Cp. Pentru a se potrivi cu viteza roții eoliene de viteză redusă și a generatorului, este necesar să se folosească un reductor intensificator, iar eficiența acestuia variază de la 0,7 la 0,9 în funcție de factorul de transmisie și de performanță.
Transformând energia mecanică în energie electrică, purtăm și noi pierderi. De aceea, noi le reflecta în Ng eficienței generatorului de 0,6 (pentru generatoare de automobile, cu o excitație lichidare) la 0,8 (pentru generatoarele cu excitație magnet permanent).
P = 0,5 * Q * S * V3 * Cp * Ng * Nb;
P - putere (W);
Q este densitatea aerului (1,23 kg / m 3);
S - suprafața curbată a rotorului (m 2);
V - viteza vântului, (m / s);
CP - coeficientul de utilizare a energiei eoliene (0,35 construcție bună);
Ng - randament generator (automobile 0,6, magneți constanți 0,8);
Nb - eficiența reductorului de intensificare (0,7 - 0,9).
Date substitut pentru un metru elice cu 6 palete 3, și știu cât de multă putere este disponibilă la generatorul turbinei eoliene cu o treaptă de viteză magnet permanent și având un randament de 0,9 la o viteză medie de 5 m / sec.:
P = 0,5 * 1,23 * (3,14 * (1,5 * 1,5)) * (5 * 5 * 5) * 0,35 * 0,8 * 0,9 = 136W.
Astfel, rotirile unei roți eoliene vor face:
W = V / L * Z * 60 = 5 / 9,42 * 3 * 60 = 95,5 rpm.
Rămâne să alegeți raportul de transmisie al cutiei de viteze, în funcție de viteza generatorului.
Descărcați calculul roții de vânt aici: Calculul încărcării vântului.xls
Înlocuiți în câmpurile de culoare galbenă variabilele corespunzătoare condițiilor dvs. Și în prima aproximare veți vedea un posibil rezultat. Calculul final se obține luând în considerare reactanța roții eoliene sub sarcină.