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无线电电子与电气工程百科全书 现代风力涡轮机如何应对变幻莫测的风。 无线电电子与电气工程百科全书
在革命前的俄罗斯，没有生产风力涡轮机的工业； 它们仅以手工艺方式建造。 但最好、最有利可图地利用风能的想法起源于俄罗斯。 伟大的俄罗斯科学家、“俄罗斯航空之父”N. E. Zhukovsky 教授（1847-1921）也创立了风力涡轮机的理论基础。 他非凡的作品只有在苏维埃政权下才得到实际应用。 1918 年，在 N. E. Zhukovsky 的倡议和 V. I. 列宁的支持下，中央空气流体动力学研究所 (TsAGI) 在莫斯科成立。 这里建造了国内第一台高速风力发电机。 基于教授的工作。 N. E. Zhukovsky，他的学生教授。 V. P. Vetchinkin (1888-1950)，荣誉科技工作者教授。 G. X. Sabinin 和教授。 N. V. Krasovsky 为高质量现代风力涡轮机的设计奠定了理论基础，教授。 E. M. Fateev 为他们在农业中的正确利用奠定了基础。 苏联设计师创造了原创且品质卓越的高速风力涡轮机，功率从几十瓦到几千千瓦不等。 工厂制造的全金属风力涡轮机，与考虑的木材金属风力发电厂形成鲜明对比，具有特殊的装置来应对风的“奇思妙想”。 大家都知道，风的方向和速度一天可以改变好几次。 最简单的鼓式风力发电机有一个风能接收器，它是固定的，一劳永逸地安装在任何一个位置。旋转木马和旋转式风力发电机可以在任何风向运行，但它们和鼓式风力发电机一样，不是在强风中免受可能的损坏“最简单的风车只有在有人在场的情况下才能正常工作。必须有人监视风并及时将风轮设置在正确的位置。如果风车很大，那么至少有两个如果没有专门的闸门（最简单的起重机械），就需要人把轮子放在风中。随着建造风力涡轮机技术的进一步发展，他们开始努力利用风力发电机的力量。风不仅要旋转风轮，而且要逆风自动安装它，从显示风向的传统风向标可以看出。要做到这一点，旋转头的后部开始连接尾巴，由一根长杆或末端有表面的特殊桁架组成，称为尾羽（见图24）。 米。 XNUMX).
如果风改变了方向，尾巴会自动转过头。 风轮再次安装在额头上迎风。 于是就有了一个简单的装置，可以在没有人为干预的情况下把风轮变成风。 在现代风力涡轮机中，尾部的计算方式是，当风向改变大约 10 度的角度时，它们开始将带有风轮的头部转向风中。 为了转动大型风力涡轮机的头部，有时会以两个或三个垂直表面的形式制作尾羽，这些垂直表面彼此平行设置并彼此保持一定距离（见图 27）。 在风力涡轮机的其他系统中，尾部的作用由风轮本身执行。 一旦风改变方向，它就会将自己置于逆风处。 为此，风轮不是放在塔前，而是放在塔后。 在这种情况下，车轮就像风向标一样，自动随风而行。 对于大风轮尺寸，急转弯会导致机翼断裂。 因此，在尾翼的帮助下，通常只能安装直径达18米的小型风轮。 最常见的装置由两个放置在头架背面的多叶片风轮组成。 此类设备称为 windroses。 Windroses 的位置使得如果风吹向叶轮，它们将位于风向的边缘并且静止不动。 当风从侧面吹来时，风玫瑰开始运动，并通过传动机构将带有风轮的头部转向风中，直至完全逆风（图26）。 此时，风玫瑰将再次迎风而停，直到风再次改变方向。
其他巧妙的装置被用来将现代高速风力涡轮机的大风轮变成风。 在任何风中，它们都轻柔而平稳地将风轮带入风中。 通常，推力机构以非常低的速度相对于塔架旋转头部，几分钟内完成一圈。 在大型风力涡轮机中，使用由小型风向标控制的电动机将机头置于风中。 当风向改变时，风向标转动并关闭电线，自动开启电动机。 只有当线路断开时，电动机才会停止。 当风向标位于气流沿线，风轮位于风的前额时，就会发生这种情况。 这些是现代风力涡轮机中用于自动将风轮转向风的主要装置。 然而，风不仅可以改变方向，还可以改变速度。 因此，作用在风轮上的压力也发生变化。 随着风速的增加，风轮的转数增加。 他们可以达到很高的价值。 这不仅对轮子的强度是危险的，而且对整个装置和连接到它的机器也是危险的。 为避免这种情况，现代风力涡轮机配备了特殊装置，可在高风速下发挥作用。 他们确保随着风的进一步增加，风轮的转数不会增加，并且在暴风雨的情况下它会停止。 限制风轮转速最简单的方法是，当风达到一定速度时，它开始部分地从下风中出去。 随着风速的增加，风轮旋转的角度越来越大，并且在暴风雨期间它位于气流的边缘并停止。 同时，拉伸控制弹簧或提升特殊负载，当风速降低时，再次将风轮带入风中。 通过使整个风轮出风来进行调速，通常只用于小风轮的低速风力发电机。 大型高速风力发电机的转速控制，不是从风下带出风轮，而是分开的机翼或其端部，等于风轮总长度的1/4或1/8翅膀。 目前最完善的是高速风力涡轮机借助于特殊流线型表面的调节——稳定器，它附在机架上机翼的旋转部件上。 稳定器由位于机翼内的离心配重控制。 负载对风轮速度的变化非常敏感，因此对风速也很敏感。 离心重物的轻微运动会导致稳定器转动，逆风的力量会在稳定器上产生，使叶片的尖端转动，就像小舵转动大船一样。 当机翼的转动部分从风中出来时，风轮的转数减少。 这一原始规定是由苏联科学家和设计师在教授的指导下制定的。 G. X. Sabinina 和教授。 N. V. 克拉索夫斯基。 它用于大多数现代高速风力涡轮机，容量为 10 至 1000 千瓦。 发明家 A. G. Ufimtsev 和教授。 V. P. Vetchinkin 提议通过去除风下的机翼来调节高速风力涡轮机风轮的速度，因为机翼受到气流的压力。 在强风中，翅膀就像风向标一样，可以相对于襟翼的轴线旋转，自由地通过气流。 由于所谓的惯性蓄能器（换言之，包括在传动装置中的飞轮）的运行，实现了具有这种调节的风轮旋转的必要均匀性。 电池盘快速旋转，在风速增加时吸收多余的能量，并在风速减小时将这些能量提供给工作机器。 这种规定例如针对 Ufimtsev-Vetchinkin 系统的风力涡轮机 1-D-18 建立（图 27）。
在小型高速风力涡轮机中，机翼的旋转是由于附加在风轮轴附近的机翼上的特殊负载产生的额外离心力而进行的。 该装置由获奖者 V. S. Shamanin 提出，是最简单的操作和非常新颖的设计。 这些是现代叶片式风力涡轮机的主要自动机构，借助这些机构，风轮安装在风中并在高风速下保持设定速度。 作者：Karmishin A.V.
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