风力发电厂的类型。方案、说明

免费技术库

无线电电子与电气工程百科全书
免费图书馆 / 无线电电子和电气设备方案

风力发电厂的类型。无线电电子与电气工程百科全书

免费技术库

无线电电子与电气工程百科全书 / 替代能源

文章评论

有许多不同的风力涡轮机 (WPP)，但它们都可以分为两种类型：水平旋转轴和垂直旋转轴。前者结构复杂，但对风能的利用率较高，因此在工业上应用较多。第二种设计更简单，但效率较低。它们在市场上很少见，通常用于私人住宅。

水平（带翼）风力涡轮机

具有带翼风轮和水平旋转轴的风力涡轮机已变得普遍（图 1）。其中，二叶和三叶风力涡轮机得到了最大的发展。

水平（叶片；WES - 具有水平旋转轴的叶片式机构。旋转速度和易于制造导致叶片风力涡轮机在工业中得到广泛使用。为了确保最大旋转速度，叶片式风力发电机的叶片必须垂直放置 - 垂直于气流。为此，使用了一种特殊设备 - 稳定器。水平风电场可以直接连接到发电机而无需倍增器。轮式涡轮发电机具有更高的风能利用率。同时时间，它们的旋转速度与翼数成反比。换句话说，叶片越小，旋转速度越高。因此，实际上不使用超过三个叶片的装置。

其中风轮的扭矩是由气流围绕叶片轮廓流动时形成的升力产生的。结果，叶片扫过区域内气流的动能转化为风轮转动的机械能。

风轮轴上产生的功率与其直径的平方和风速的立方成正比。根据 N. E. Zhukovsky 的经典理论，对于理想的风力发电机，风能利用系数为 ξ=0,593。也就是说，一个理想的风轮（具有无限数量的叶片）可以提取通过其横截面的 59,3% 的能量。实际上，在实践中，最好的高速轮风能利用系数最大值达到0,45-0,48，低速轮可达0,36-0,38。风力涡轮机的一个重要特性是它的速度，它是叶片末端的速度与风流速度的比值。叶片末端通常以比风速高数倍的速度在风轮平面内运动。两叶轮的最佳速度值为 5-7，三叶轮 - 4-5，六叶轮 - 2,5-3,5。

在设计特性中，风轮的功率主要受其直径以及叶片的形状和轮廓的影响。功率几乎不取决于刀片的数量。

风轮转动的频率与风力机的转速和速度成正比，与直径成反比。车轮中心的高度也会影响功率的大小，因为风速取决于高度。如前所述，风力涡轮机功率与风速的三次方成正比。在设计风速及以上时，保证风机以额定功率运行。在风速低于风力涡轮机的设计容量时，风力涡轮机的容量可以是标称值的 20-30% 或更少。在这种操作模式下，由于发电机在低负载时效率低，因此会产生大量能量损失，此外，在异步发电机中还会产生大的无功电流，必须对其进行补偿。为了消除这一缺点，一些风力发电机使用额定功率为100和风力发电机额定功率的20-30%的发电机。

在微风中，发电机首先被关闭。在一些风力涡轮机中，小型发电机也提供了在低风速下运行装置的能力，风能利用系数的值很高。低功率借助于尾部（尾部），以中小功率为单位 - 通过 windrose 机制，在现代大型装置中 - 一个特殊的定向系统，从安装在顶部的风向传感器（风向标）接收控制脉冲的风力涡轮机吊舱。

windrose 机构是一个或两个小风轮，其旋转平面垂直于主轮的旋转平面，工作以驱动蜗杆转动风力涡轮机头的平台，直到那时。直到风玫瑰位于与风向平行的平面内。水平旋转轴的带翼风轮可位于塔前和塔后。在后一种情况下，叶片在穿过塔的阴影时受到可变力的不断重复作用，同时显着增加了噪音水平。有多种方法用于控制风轮的功率和限制转速，包括叶片或叶片的一部分绕其纵轴旋转，以及叶片上的襟翼、阀门等方法。

风轮水平旋转轴的风力发电机的主要优点是叶片周围气流的条件是恒定的，不随风轮转动而改变，而仅由风速决定。由于这个原因，以及相当高的风能利用系数值。翼型风力发电机是目前应用最广泛的。

垂直（转子）风力涡轮机

另一种风力涡轮机是 Savonius 转子（图 2）。由于转子凸凹部分的阻力不同，空气在转子周围流动时产生扭矩。轮子很简单，但风能利用率很低——只有0,10-0,15。近年来，国外一些国家，尤其是加拿大，开始研制采用大流风轮转子的风力发电机，1920年法国提出。这种转子具有垂直旋转轴，由二到四个弯曲叶片组成。叶片形成一个空间结构，在升力的作用下旋转。由风流在叶片上产生。在Darrieus转子中，风能利用系数达到0,30-0,35，最近又进行了直叶片Darrieus转子发动机的研制。

Darrieus 风力涡轮机的主要优点是它们不需要风向机制。他们有一个发电机和其他机械装置，放置在靠近底座的稍高处。所有这些都大大简化了设计。然而，这些风力涡轮机的一个严重的有机缺点是在转子旋转一圈期间机翼周围的流动条件发生显着变化，这在操作期间循环重复。这会导致疲劳现象并导致转子元件损坏和严重事故，在设计转子时（尤其是在大功率风力涡轮机中）应考虑到这一点。此外，要开始，它们需要解开。

垂直（转盘式、旋转式）风电场是带有垂直旋转轴的叶片式机构。它们在低风速下运行，但效率低下。因此，它们非常罕见，通常用于家庭系统。同时，与水平式不同，它们可以在任何风向运行而无需改变位置。安装本身会监控“风从哪里吹来”，因此不需要任何额外的设备。旋转风力涡轮机是低速的，这使得可以在其中使用简单的电路来收集能量，特别是异步发电机。与此同时，低速限制了垂直风电场的使用，因为它迫使使用升压变速箱——效率非常低的倍增器。在没有乘法器的情况下操作这样的装置是有问题的。

风力涡轮机的类型
图 2。 Savonius 转子：a) 两叶，b) 四叶

风电利用系数的相关性 ξ，各种类型风力涡轮机的速度 Z 如图 3 所示。可以看出，水平旋转轴的二叶轮和三叶轮的E值最高。对他们来说高 ξ 在很宽的速度 Z 范围内保持不变。后者是必不可少的，因为风力涡轮机必须在很大范围内变化的风速下运行。这就是为什么这种类型的装置近年来得到了最大的分布。

风力涡轮机的类型
图 3。风电利用系数的典型依赖性 ξ，关于风轮的转速Z：1——理想的有翼风轮； 2、3 和 4 - 二叶、三叶和多叶叶轮风力涡轮机； 5 - 大流士转子; 6 - 萨沃纽斯转子； 7 - 丹麦磨坊的四叶风轮。

查看其他文章 部分替代能源.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

花园疏花机 02.05.2024

在现代农业中，技术进步的目的是提高植物护理过程的效率。创新的 Florix 疏花机在意大利推出，旨在优化采收阶段。该工具配备了移动臂，可以轻松适应花园的需求。操作员可以通过使用操纵杆从拖拉机驾驶室控制细线来调节细线的速度。这种方法显着提高了疏花过程的效率，提供了根据花园的具体条件以及花园中生长的水果的品种和类型进行个性化调整的可能性。经过两年对 Florix 机器在各种水果上的测试，结果非常令人鼓舞。 Filiberto Montanari 等农民使用 Florix 机器多年，他们表示疏花所需的时间和劳动力显着减少。 ... >>

先进的红外显微镜 02.05.2024

显微镜在科学研究中发挥着重要作用，使科学家能够深入研究肉眼看不见的结构和过程。然而，各种显微镜方法都有其局限性，其中之一是使用红外范围时分辨率的限制。但日本东京大学研究人员的最新成果为研究微观世界开辟了新的前景。东京大学的科学家推出了一种新型显微镜，它将彻底改变红外显微镜的功能。这种先进的仪器可以让您在纳米尺度上以惊人的清晰度观察活细菌的内部结构。通常，中红外显微镜受到分辨率低的限制，但日本研究人员的最新进展克服了这些限制。据科学家称，所开发的显微镜可以创建分辨率高达120纳米的图像，比传统显微镜的分辨率高30倍。 ... >>

昆虫空气捕捉器 01.05.2024

农业是经济的关键部门之一，害虫防治是这一过程中不可或缺的一部分。来自西姆拉印度农业研究委员会中央马铃薯研究所 (ICAR-CPRI) 的科学家团队针对这一问题提出了一种创新解决方案——风力昆虫空气捕捉器。该设备通过提供实时昆虫种群数据来解决传统害虫防治方法的缺点。该捕集器完全由风能提供动力，使其成为一种无需电力的环保解决方案。其独特的设计使您能够监测有害和有益昆虫，从而全面了解任何农业地区的昆虫数量。卡皮尔说：“通过在正确的时间评估目标害虫，我们可以采取必要的措施来控制害虫和疾病。” ... >>

来自档案馆的随机新闻

无人机追鸽子 26.01.2022

来自瑞士的一组专家开发了一种自动化系统，可以使用无人机吓跑鸟类，而不会对其造成任何伤害。

来自瑞士的科学家创造了一种特殊的系统，可以吓跑鸽子并将它们赶下屋顶。鸟儿经常不仅在屋顶上拉屎，还在文化古迹上拉屎。

专家在屋顶安装了一个摄像头，用于识别鸽子。她还计算了它们的坐标。然后一架无人机被派往这个区域，它发出的声音吓跑了鸟儿。

鸟类学家已经分析了鸽子的行为。事实证明，如果上述系统在标准模式下运行，他们在屋顶上花费的时间就会少得多。

科学家表示，鸽子粪便不仅会破坏建筑物和文化古迹的外观，还会携带大量疾病和寄生虫。

其他有趣的新闻：

▪ 苏打水损害肾脏

▪ 谷歌体育馆

▪ 女娲笔实时数字化手写文本

▪ 用于汽车摄像头的新型图像传感器

▪ 来自 ATMEL 的闪存卡 64 Mbit DataFlash

科技、新电子资讯

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 网站针对业余无线电爱好者的提示部分。文章精选

▪ 文章绷带夹。给家庭主人的提示

▪ 女性唾液的主要成分之一是哪种酒精饮料？详细解答

▪ 文章激光辐射

▪ 文章动力装置采用低温斯特林发动机和涡流管。无线电电子电气工程百科全书

▪ 文章喷射船。物理实验

留下您对本文的评论：

本页所有语言

主页 | 图书馆 | 用品 | 网站地图 | 网站评论