Соотношение наконечников и скоростей - Википедия - Tip-speed ratio

В передаточное отношение, λ или TSR за Ветряные турбины это отношение тангенциальной скорости кончика лезвия к фактической скорость ветра, . 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.

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

куда - скорость ветра в метрах / секунду на высоте ступицы лопасти.

Cп–Λ кривые

Коэффициент мощности, - 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:

Cplambdadiagram.jpg

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 при любой скорости ветра. Это означает, что при изменении скорости ветра скорость ротора должна измениться на такую, чтобы . Ветряк с переменной скоростью вращения ротора называется ветряная турбина с регулируемой скоростью. Хотя это действительно означает, что ветряная турбина работает на или близко к для диапазона скоростей ветра частота генератора переменного напряжения не будет постоянной. Это можно увидеть в следующем уравнении:

куда - угловая скорость ротора, - частота переменного напряжения, генерируемого в обмотках статора, 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

  1. ^ "Коэффициент скорости наконечника ветряной турбины | REUK.co.uk". www.reuk.co.uk. Получено 14 мая 2017.
  2. ^ Зависимость характеристик ветряных турбин переменной скорости от турбулентности, динамики и управляемости, Лейтхед