|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Rodzaje elektrowni wiatrowych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii Istnieje wiele różnych turbin wiatrowych (WPP), ale wszystkie można podzielić na dwa typy: z poziomą i pionową osią obrotu. Te pierwsze mają złożoną strukturę, ale charakteryzują się wyższym stopniem wykorzystania energii wiatru, dlatego są częściej wykorzystywane w przemyśle. Te drugie są prostsze w konstrukcji, ale mniej wydajne. Są rzadkością na rynku i są zwykle stosowane w domach prywatnych. Poziome (skrzydlate) turbiny wiatrowe Rozpowszechniły się turbiny wiatrowe ze skrzydlatymi kołami wiatrowymi i poziomą osią obrotu (ryc. 1). Wśród nich największy rozwój uzyskały turbiny wiatrowe dwu- i trzyłopatowe. Poziome (łopatkowe; WES - mechanizmy łopatkowe z poziomą osią obrotu. Szybkość obrotu i łatwość wykonania doprowadziły do powszechnego stosowania wiatrakowych turbin wiatrowych w przemyśle. Aby zapewnić maksymalną prędkość obrotową, łopaty łopatkowego generatora wiatrowego muszą być umieszczone pionowo - prostopadle do kierunku przepływu powietrza.W tym celu stosuje się specjalne urządzenie - stabilizator.Farmy poziome można podłączyć bezpośrednio do generatora bez mnożników.Turbiny kołowe mają znacznie wyższy współczynnik wykorzystania energii wiatru.Jednocześnie w czasie ich prędkość obrotowa jest odwrotnie proporcjonalna do liczby skrzydeł. Innymi słowy, im mniejsze łopaty, tym większa prędkość obrotowa. Dlatego instalacje z więcej niż trzema łopatami praktycznie nie są używane. Moment obrotowy koła wiatrowego w nich jest tworzony przez siłę nośną powstającą, gdy strumień powietrza przepływa wokół profilu łopat. W efekcie energia kinetyczna przepływu powietrza w obszarze omiatanym przez łopaty jest zamieniana na energię mechaniczną obrotu koła wiatrowego. Moc rozwijana na osi koła wiatrowego jest proporcjonalna do kwadratu jego średnicy i sześcianu prędkości wiatru. Zgodnie z klasyczną teorią N. E. Żukowskiego dla idealnej turbiny wiatrowej współczynnik wykorzystania energii wiatru wynosi =0,593. Oznacza to, że idealne koło wiatrowe (z nieskończoną liczbą łopatek) może wydobyć 59,3% energii przechodzącej przez jego przekrój poprzeczny. W rzeczywistości w praktyce dla najlepszych kół szybkich maksymalna wartość współczynnika wykorzystania energii wiatru sięga 0,45-0,48, a dla kół wolnoobrotowych do 0,36-0,38. Ważną cechą turbiny wiatrowej jest jej prędkość, która jest stosunkiem prędkości końca łopaty do prędkości przepływu wiatru. Koniec łopaty zwykle porusza się w płaszczyźnie koła wiatrowego z prędkością kilkakrotnie większą od prędkości wiatru. Optymalne wartości prędkości dla koła dwułopatowego to 5-7, dla trzyłopatowego - 4-5, dla sześciołopatowego - 2,5-3,5. Spośród cech konstrukcyjnych na moc koła wiatrowego wpływa głównie jego średnica, a także kształt i profil łopat. Moc w niewielkim stopniu zależy od liczby ostrzy. Częstotliwość obrotu koła wiatrowego jest proporcjonalna do prędkości i prędkości turbiny wiatrowej oraz odwrotnie proporcjonalna do średnicy. Wysokość środka koła również wpływa na ilość mocy, ponieważ prędkość wiatru zależy od wysokości. Jak wspomniano, moc turbiny wiatrowej jest proporcjonalna do prędkości wiatru podniesionej do trzeciej potęgi. Przy projektowej prędkości wiatru i większej zapewniona jest praca turbiny wiatrowej z mocą znamionową. Przy prędkości wiatru poniżej projektowej wydajności turbiny wiatrowej może wynosić 20-30% wartości nominalnej lub mniej. W takich trybach pracy w generatorach występują duże straty energii z powodu ich niskiej sprawności przy małych obciążeniach, aw generatorach asynchronicznych dodatkowo występują duże prądy bierne, które muszą być kompensowane. Aby wyeliminować tę wadę, niektóre turbiny wiatrowe wykorzystują generatory o mocy znamionowej 100 i 20-30% mocy znamionowej turbiny wiatrowej. Przy słabym wietrze w pierwszej kolejności wyłączany jest generator.W niektórych turbinach wiatrowych mały generator zapewnia również możliwość pracy instalacji przy małych prędkościach wiatru przy małych prędkościach przy dużej wartości współczynnika wykorzystania energii wiatru.niska moc przy pomocy ogona (ogonu), w jednostkach małej i średniej mocy - za pomocą mechanizmu róży wiatrów, aw nowoczesnych dużych instalacjach - specjalny system orientacji odbierający impuls sterujący z czujnika kierunku wiatru (wiatrówki) zamontowanego na szczycie gondoli turbiny wiatrowej. Mechanizm róży wiatrów to jedno lub dwa małe koła wiatrowe, których płaszczyzna obrotu jest prostopadła do płaszczyzny obrotu głównego koła, pracujące w celu napędzania ślimaka, który do tego czasu obraca platformę głowicy turbiny wiatrowej. dopóki róże wiatrów nie ułożą się w płaszczyźnie równoległej do kierunku wiatru. Skrzydlate koło wiatrowe o poziomej osi obrotu może znajdować się przed i za wieżą. W tym drugim przypadku łopata podczas przechodzenia przez cień wieży poddawana jest ciągłemu, powtarzającemu się działaniu zmiennych sił, co jednocześnie znacznie zwiększa poziom hałasu. Do sterowania mocą i ograniczania prędkości obrotowej koła wiatrowego stosuje się szereg metod, w tym obrót łopat lub ich części wokół ich osi podłużnej, a także klapy, zawory na łopatach i inne metody. Głównymi zaletami turbin wiatrowych z poziomą osią obrotu koła wiatrowego jest to, że warunki przepływu powietrza wokół łopat są stałe, nie zmieniają się wraz z obrotami koła wiatrowego, lecz są określane jedynie przez prędkość wiatru. Z tego powodu, a także dość wysoka wartość współczynnika wykorzystania energii wiatru. Skrzydłowe turbiny wiatrowe są obecnie najczęściej stosowane. Pionowe (wirnikowe) turbiny wiatrowe Innym typem turbiny wiatrowej jest wirnik Savoniusa (rys. 2). Moment obrotowy występuje, gdy powietrze przepływa wokół wirnika z powodu różnych oporów wypukłych i wklęsłych części wirnika. Koło jest proste, ale ma bardzo niski współczynnik wykorzystania energii wiatru - tylko 0,10-0,15. W ostatnich latach w wielu krajach, zwłaszcza w Kanadzie, zaczęto opracowywać turbinę wiatrową z wirnikiem Darrieusa, zaproponowaną we Francji w 1920 r. Wirnik ten ma pionową oś obrotu i składa się z dwóch do czterech zakrzywionych łopat. Łopaty tworzą przestrzenną strukturę, która obraca się pod działaniem sił nośnych. powstające na łopatach w wyniku przepływu wiatru. W wirniku Darrieusa współczynnik wykorzystania energii wiatru sięga 0,30-0,35.W ostatnim czasie przeprowadzono rozwój silnika rotacyjnego Darrieusa z prostymi łopatami. Główną zaletą turbin wiatrowych Darrieus jest to, że nie potrzebują mechanizmu orientacji wiatru. Posiadają generator i inne mechanizmy umieszczone na niewielkiej wysokości w pobliżu podstawy. Wszystko to znacznie upraszcza projekt. Jednak poważną wadą organiczną tych wiatraków jest znacząca zmiana warunków opływu skrzydła podczas jednego obrotu wirnika, który jest cyklicznie powtarzany podczas pracy. Może to powodować zjawiska zmęczeniowe i prowadzić do zniszczenia elementów wirnika oraz poważnych wypadków, które należy uwzględnić przy projektowaniu wirnika (zwłaszcza przy turbinach wiatrowych dużej mocy). Ponadto, aby rozpocząć, należy je rozkręcić. Pionowe (karuzelowe, obrotowe) farmy wiatrowe to mechanizmy łopatowe o pionowej osi obrotu. Działają przy niskich prędkościach wiatru, ale mają niską wydajność. Dlatego są dość rzadkie i są z reguły stosowane w systemach domowych. Jednocześnie, w przeciwieństwie do poziomych, mogą pracować w dowolnym kierunku wiatru bez zmiany swojego położenia. Instalacja sama monitoruje „skąd wieje wiatr”, dlatego nie potrzebuje żadnych dodatkowych urządzeń. Obrotowe turbiny wiatrowe są wolnoobrotowe, co umożliwia zastosowanie w nich prostych obwodów elektrycznych do zbierania energii, w szczególności generatorów asynchronicznych. Jednocześnie niska prędkość ogranicza wykorzystanie pionowych farm wiatrowych, gdyż wymusza zastosowanie przekładni step-up – multiplikatorów o bardzo niskiej sprawności. Eksploatacja takiej instalacji bez mnożnika jest problematyczna.
Zależności współczynnika wykorzystania energetyki wiatrowej ξ, od prędkości Z dla różnych typów turbin wiatrowych przedstawiono na rys.3. Można zauważyć, że koła dwu- i trzyłopatowe o poziomej osi obrotu mają największą wartość E. Dla nich wysokie ξ jest zachowana w szerokim zakresie prędkości Z. Ta ostatnia jest istotna, ponieważ turbiny wiatrowe muszą pracować przy prędkościach wiatru, które zmieniają się w szerokich granicach. Dlatego instalacje tego typu cieszą się największą dystrybucją w ostatnich latach.
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Nowe chipy z rodziny Bluetooth ▪ Zasilacze EVGA GQ 80Plus Gold
▪ sekcja serwisu Muzyk. Wybór artykułu ▪ artykuł Johanna Kaspara Lavatera. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Magazynowanie i eksploatacja butli gazowych. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ artykuł System uziemienia IT. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Zasilacz awaryjny, 12/220 V 180 W. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony