Соотношение наконечников и скоростей - Википедия - Tip-speed ratio

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: «Передаточное отношение скорости»  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Апрель 2009 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

В передаточное отношение, λ или TSR за Ветряные турбины это отношение тангенциальной скорости кончика лезвия к фактической скорость ветра, ${ displaystyle v}$. Отношение конечной скорости связано с эффективностью, оптимальное значение зависит от конструкции лезвия.^[1] Более высокие скорости наконечника приводят к более высокому уровню шума и требуют более сильных лезвий из-за большего центробежные силы.

${ displaystyle lambda = { frac { mbox {скорость конца лопасти}} { mbox {скорость ветра}}}}$

Конечная скорость лезвия может быть рассчитана как ${ displaystyle omega}$ раз R, где ${ displaystyle omega}$ - скорость вращения ротора в радианах в секунду, а R - радиус ротора в метрах. Следовательно, мы также можем написать:

${ displaystyle lambda = { frac { omega { text {R}}} {v}}}$

куда ${ displaystyle v}$ - скорость ветра в метрах / секунду на высоте ступицы лопасти.

C_п–Λ кривые

Коэффициент мощности, ${ displaystyle C_ {p}}$ - величина, которая выражает, какая часть энергии ветра извлекается ветряной турбиной. Обычно считается, что это функция как от отношения остаточной скорости, так и от угла тангажа. Ниже приведен график изменения коэффициента мощности с вариациями передаточного отношения между концами и скоростями при постоянном шаге:

Корпус для ветряных турбин с регулируемой скоростью

Первоначально ветряки имели фиксированную скорость. Это дает преимущество в том, что скорость ротора в генераторе постоянна, поэтому частота переменного напряжения остается неизменной. Это позволяет напрямую подключать ветряную турбину к системе передачи. Однако из рисунка выше мы можем видеть, что коэффициент мощности является функцией отношения концевых скоростей. В более широком смысле, эффективность ветряной турбины зависит от передаточного числа конечной скорости.

В идеале хотелось бы, чтобы турбина работала на максимальном значении ${ displaystyle C_ {p}}$ при любой скорости ветра. Это означает, что при изменении скорости ветра скорость ротора должна измениться на такую, чтобы ${ displaystyle C_ {p} = C_ {p ~ max}}$. Ветряк с переменной скоростью вращения ротора называется ветряная турбина с регулируемой скоростью. Хотя это действительно означает, что ветряная турбина работает на или близко к ${ displaystyle C_ {p ~ max}}$ для диапазона скоростей ветра частота генератора переменного напряжения не будет постоянной. Это можно увидеть в следующем уравнении:

${ displaystyle N = { frac {120f} {P}}}$

куда ${ displaystyle N}$ - угловая скорость ротора, ${ displaystyle f}$ - частота переменного напряжения, генерируемого в обмотках статора, ${ displaystyle P}$ это количество полюсов в генератор внутри гондолы. То есть прямое подключение к система передачи для переменной скорости не допускается. Что требуется, так это преобразователь энергии, который преобразует сигнал, генерируемый турбогенератором, в постоянный ток, а затем преобразует этот сигнал в сигнал переменного тока с частотой сети / системы передачи.

Дело против ветряных турбин с регулируемой скоростью

Как уже упоминалось, ветряные турбины с регулируемой скоростью не могут быть напрямую подключены к системе передачи. Одним из недостатков этого является то, что инерция системы трансмиссии уменьшается по мере того, как в работу включается все больше ветряных турбин с регулируемой скоростью. Это может привести к более значительному падению частоты напряжения в системе передачи в случае выхода из строя генераторного агрегата. Кроме того, ветряные турбины с регулируемой скоростью требуют силовой электроники, что увеличивает сложность турбины и создает новые источники отказов. Также было высказано предположение, что дополнительный захват энергии, достигаемый путем сравнения ветряной турбины с переменной скоростью и ветровой турбиной с фиксированной скоростью, составляет примерно 2%.^[2]

Рекомендации