Отношение конечной скорости

редактировать

Отношение конечной скорости, λ или TSR для ветряных турбин - это отношение тангенциальной скорости кончика лопасти к фактической скорости ветра, $v {\ displaystyle v}$ $v$ . Отношение конечной скорости связано с эффективностью, оптимальное значение зависит от конструкции лезвия. Более высокие скорости наконечника приводят к более высокому уровню шума и требуют более сильных лопастей из-за более высоких центробежных сил.

λ = скорость конца лопасти скорости ветра {\ displaystyle \ lambda = {\ frac {\ t_dv {скорость конца лопасти}} {\ t_dv {скорость ветра}}}}

{\ displaystyle \ lambda = {\ frac {\ t_dv {скорость лопасти}} {\ t_dv {скорость ветра}}}}

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

λ = ω R v {\ displaystyle \ lambda = {\ frac {\ omega {\ text {R}}} {v}}}

\ lambda = {\ frac {\ omega {\ text {R}}} {v}}

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

Содержание

1 C p –λ кривые
- 1.1 Случай ветровых турбин с регулируемой скоростью
- 1.2 Аргументы против ветряных турбин с регулируемой скоростью
2 Ссылки

Cp- λ кривые

Коэффициент мощности, $C p {\ displaystyle C_ {p}}$ $C_{p}$ - величина, которая выражает, какая часть энергии ветра извлекается ветром. турбина. Обычно считается, что это функция как от отношения остаточной скорости, так и от угла наклона. Ниже приведен график изменения коэффициента мощности с вариациями передаточного отношения между концами и скоростью, когда шаг остается постоянным:

Случай ветровых турбин с регулируемой скоростью

Первоначально ветровые турбины 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 конечных скоростей.

В идеале желательно, чтобы турбина работала с максимальным значением $C p {\ displaystyle C_ {p}}$ $C_{p}$ при всех скоростях ветра. Это означает, что при изменении скорости ветра скорость ротора должна измениться на такую, чтобы $C p = C p m a x {\ displaystyle C_ {p} = C_ {p ~ max}}$ $C_ {p} = C _ {{p ~ max}}$ . Ветровая турбина с переменной скоростью вращения ротора называется ветровой турбиной с переменной скоростью. Хотя это означает, что ветряная турбина работает на уровне $C pmax {\ displaystyle C_ {p ~ max}}$ $C_{{p~max}}$ или близко к нему для диапазона скоростей ветра, частота генератора переменного напряжения не будет быть постоянным. Это можно увидеть в следующем уравнении:

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

где $N {\ displaystyle N}$ $N$ - угловая скорость ротора, $f {\ displaystyle f}$ $f$ - частота переменного напряжения, генерируемого в обмотках статора, $P {\ displaystyle P}$ $P$ - количество полюсов в генераторе внутри гондолы. То есть прямое подключение к системе передачи для переменной скорости недопустимо. 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, ветровые 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 турбины с фиксированной скоростью, составляет примерно 2%.

Ссылки