Ветроэнергетика и альтернативная энергетика.

Ветроэнергетика и альтернативная энергетика. (http://windpower-russia.ru/index.php)
-   Энергия ветра (http://windpower-russia.ru/forumdisplay.php?f=3)
-   -   определение характеристик ветротурбин и согласование с нагрузкой (http://windpower-russia.ru/showthread.php?t=248)

krauser2 04.09.2011 21:13

определение характеристик ветротурбин и согласование с нагрузкой
 
Есть ли теория как определить мощность турбины на неоптимальных оборотах. т.е. функция зависимости киев от оборотов? Допустим быстроходность 5, киев 0.35. Максимальную мощность при скорости ветра 5м/с вычислить не проблема, а как вычислить мощность при оборотах ветряка например 150 и скорости ветра 5м/с
Тип турбины - обычный пропеллер из ПВХ трубы.

Сергей 04.09.2011 23:48

krauser2, при других оборотах уже другая быстроходность КИЭВ и соответственно мощность. В таблицах Петрухи это делается очень просто. Подставляй для данного винта другие значения быстроходности и смотри как изменяется обороты мощность и т.д. на данном ветре. Можешь даже себе график построить...

krauser2 05.09.2011 00:34

Ткните пожалуйста носом в таблицу.
Насколько я понимаю, быстроходность - свойство турбины и от ветра никак не зависит. Возможно я не прав.
В таблице "Расчет параметров ветроколеса" можно посмотреть зависимость мощности и оптимальных оборотов от скорости ветра. А зависимости мощности от оборотов при заданной скорости ветра нет.

Bosoiy 05.09.2011 01:06

Цитата:

Сообщение от krauser2 (Сообщение 13137)
Насколько я понимаю, быстроходность - свойство турбины и от ветра никак не зависит.

На расчётной быстроходности максимальный КИЭВ. Если нагрузить гену под завязку а ветер будет слабым-то винт просто не выйдет на расчётную быстроходность. А если нагрузить слабо,да на сильном ветру-то винт начнёт работать с превышением быстроходности,незнаю насколько,но есть порог за которым он пойдёт в разнос. Так,что на готовом винте быстроходность зависит как от ветра так и от нагрузки.

Сергей 05.09.2011 01:26

Bosoiy, всё правильно говоришь. Только оставь ветер в покое и рассматривай все эти дела на каком-то одном ветре. Понятие "разнос" то-же относительное и непонятное.
Цитата:

Сообщение от Bosoiy (Сообщение 13138)
А если нагрузить слабо,да на сильном ветру-то винт начнёт работать с превышением быстроходности

Вот если убрать фразу "да на сильном ветру", то всё нормально получается.

hecs 05.09.2011 01:31

Цитата:

Сообщение от krauser2 (Сообщение 13137)
Ткните пожалуйста носом в таблицу.

http://windpower-russia.ru/showthread.php?t=36&page=4

Сергей 05.09.2011 01:32

krauser2, Для простоты можешь поклацать винт который мне рассчитал Петруха http://windpower-russia.ru/showpost....&postcount=356 ...

Bosoiy 05.09.2011 01:38

Сергей,о чём мы говорим-"сильно","слабо" эти понятия относительные. Но не суть... На постоянном ветре... Зная скорость ветра,мощьность винта и КПД гены,думаю не трудно будет определиться с нагрузкой для выхода на оптимальные обороты.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Но тут начинают всплывать целые кучи КПД других узлов... Подшипников,мультипликатора,провода снижения,диодов...Получается,что откалибровать такую шутку можно только в аэродинамической трубе с тахометром в руках..

Сергей 05.09.2011 02:19

Bosoiy, человек просто спросил как узнать мощность винта (а значит КИЭВ), на других оборотах при одном и том же ветре (значит другая быстроходность). Так что устройства отбора мощности или способы её измерения здесь не расматриваются...

petruha256 05.09.2011 02:44

Цитата:

Сообщение от krauser2 (Сообщение 13131)
Есть ли теория как определить мощность турбины на неоптимальных оборотах. т.е. функция зависимости киев от оборотов? Допустим быстроходность 5, киев 0.35. Максимальную мощность при скорости ветра 5м/с вычислить не проблема, а как вычислить мощность при оборотах ветряка например 150 и скорости ветра 5м/с
Тип турбины - обычный пропеллер из ПВХ трубы.

Такая теория есть (скоростные характеристики ветроколеса), она кратко рассмотрена в книге Фатеева, со стр. 344, там есть график (рис 216), от него можно плясать.

На пальцах объяснить сложно, тем более, что я в суть не вникал, подразумевая, что винт нужно нагружать под оптимальный режим.

krauser2 05.09.2011 04:53

Спасибо за ответы.
Наверное надо объяснить зачем все это мне нужно.
Сейчас делаю контроллер ветряка. В принципе силовую часть преобразователя уже сделал в первом приближении. Теперь пытаюсь найти алгоритм отбора мощности.
Идея в том, что если знать зависимость скорости ветра от оборотов и вырабатываемой мощности, то измерив в какой-то момент времени обороты и мощность можно найти скорость ветра и оптимальные обороты. После этого преобразователем загнать ветряк в эти самые оптимальные обороты.

т.е. 2 основных вопроса. Как зная мощность и скорость вращения определить скорость ветра и как зная скорость ветра определить обороты, на которых мощность будет максимальной.
Если на второй вопрос я более-менее знаю как ответить, но первый для меня пока загадка.

На форуме куча расчетов турбин, описывающих их поведение на оптимальных оборотах, но как это будет все работать на других, что - то не нашел.

Прочитал кусок Фатеева. Основная проблема снять аэродинамическую характеристику турбины, т.е. зависимость КИЕВ от быстроходности.
Аэродинамическая характеристика для трехлопастников одинакова (очень похожа) и известна? (Сори знаю, что можно нагуглить, но уже поздно, спать хочется).

Bosoiy 05.09.2011 10:03

krauser2,не получится у вас сплясать от оборотов. Если нагрузка будет большой то их будет меньше,а если маленькой больше. Обороты-"лицо заинтересованное":) Их надо расчитывать и выходить на них. Только с отдельно стоящим анемометром вы сможете определиться как надо нагрузить винт.

hecs 05.09.2011 11:34

krauser2, Кстати Ваша конструкция позволяет адекватно измерять скорость ветра, поскольку анемометр можно установить перед винтом.

Bosoiy 05.09.2011 11:45

Цитата:

Сообщение от hecs (Сообщение 13156)
krauser2, Кстати Ваша конструкция позволяет адекватно измерять скорость ветра, поскольку анемометр можно установить перед винтом.

Угу! Этак славненько:)...

Сергей 05.09.2011 12:37

Угу, и ни фига не получится. Поставь анемометр перед стеной здания в лоб которой дует ветер. Много намеряешь?

Goga65 05.09.2011 12:53

Цитата:

Сообщение от Сергей (Сообщение 13158)
Угу, и ни фига не получится. Поставь анемометр перед стеной здания в лоб которой дует ветер. Много намеряешь?

Я уже меряю!

Bosoiy 05.09.2011 12:55

Значит надо вынести этак на расстояние диаметра винта?

krauser2 05.09.2011 13:07

Сори за офтоп. Но похоже получить какую-то полезную информацию без объяснения зачем это надо у меня не получится.
В ветке про контроллер меня надоумили отказаться от анемометра, там только с первого взляда все так безоблачно. Насчет регулирования оборотов. В случае sepic топологии и нагрузки на аккумулятор (выходное напряжение не сильно меняется в зависимости от выходного тока), скважность шим контроллера регулирует входное напряжение. Если генератор намного мощнее турбины, то скважность будет регулировать фактически обороты ветряка. Конечно это все +- но не очень сложными вычислениями эти +- можно компенсировать.

Т.е. зная нагрузочную характеристику турбины (зависимость мощности от скорости ветра и от скорости вращения турбины) можно в любой момент замеряв выходную мощность и обороты вывести ветряк на оптимальные обороты.

Вот я и пытаюсь выяснить +- 2 слона эту нагрузочную характиристику. Потом анализируя статистику можно улучшить первоначальную версию.

Сергей 05.09.2011 13:17

Goga65, как не крути но у тебя от выше конька. А здесь предлагают прямо перед винтом. Как то я в очередной раз лазая на мачту ощутил такое явление. Винт был заторможен генератором но медленно вращался. Когда я поднялся головой на уровень чуть выше смотровой площадки, мимо лица прошла лопасть винта и после неё затишье, ну типа нет ветра. На подходе следующей лопасти опять подул ветер, но когда она пролетела мимо меня он опать пропал. Таким образом я на себе ощутил, что такое торможение ветрового потока...

Сергей 05.09.2011 13:58

Цитата:

Сообщение от krauser2 (Сообщение 13161)
Если генератор намного мощнее турбины, то скважность будет регулировать фактически обороты ветряка.

Всё верно. И неважно чем ты будешь регулировать нагрузку, скважностью или реостатом, измерять ток при постояном напряжении или использовать Ваттметр, но вот в чём беда:
Цитата:

Сообщение от krauser2 (Сообщение 13161)
Т.е. зная нагрузочную характеристику турбины (зависимость мощности от скорости ветра и от скорости вращения турбины)

Как ты заставишь ветер дуть с одной скоростью, хотя бы пару минут? Что-бы успеть постепено нагружая винт посмотреть как изменяется мощность. Я пытался, но у меня не вышло:)...

Bosoiy 05.09.2011 14:46

И не выйдет. Вы хотите расчитать нагрузку отталкиваясь от оборотов на валу винта. Но забываете,что обороты на винте прямо зависят от нагрузки.:)) Замкнутый круг... Не чувствуете?
Только ориентируясь на скорость ветра показываемому на независимом приборе можно будет как то думать... Но наблюдения людей,в том числе и Сергея, говорят,что не очень то и синхронно работают винты стоящие рядом... Так,что выхода я честно сказать не вижу... Нужна идея-идея измерения потока ветра на винте.

krauser2 05.09.2011 15:04

Чесно говоря я не совсем понимаю коменты.

Допустим рабочая характеристика есть.
Меряем в какой-то момент времени скорость вращения и обороты. По рабочей характеристике вычисляем скорость ветра. По скорости ветра и все той же рабочей характеристике вычисляем оптимальные обороты и при помощи преобразователя заставляем крутиться турбину на этих оптимальных оборотах. Цифра взята пока с потолка, но этот процесс можно проделывать допустим каждые полсекунды.

to Bosooiy
Рабочая характеристика описывает зависимость мощности от ветра при любых оборотах и никакого замкнутого круга тут нет. Фатеев страницы 346-347.

Bosoiy 05.09.2011 15:22

Цитата:

Сообщение от krauser2 (Сообщение 13168)
Чесно говоря я не совсем понимаю коменты.

Допустим рабочая характеристика есть.
Меряем в какой-то момент времени скорость вращения и обороты.

Разве это не одно и то же? Ну да ладно... Поймите одно-эта "скорость вращения" в одном моменте может быть разной в зависимости от нагрузки которую вы подключите к генератору. Поэтому частота оборотов на винте не может быть показателем для определения необходимой нагрузки. Понятно?

krauser2 05.09.2011 15:29

Ну тут дискуссия зашла в тупик. Прочитайте страницы, которые я указал.
Рабочая характеристика 2-мерный массив. Х - скорость ветра, Y - обороты. Их пересечение - мощностьб ну или перекрутите как вам нравится. Мощность однозначно определяется по оборотам и скорости ветра. Так же само скорость ветра однозначно можно определить по мощности и оборотам. Меряем обороты и мощность, вычисляем скорость ветра. Если известна скорость ветра, можно вычислить оптимальные обороты. Оптимальные обороты устанавливаются преобразорвателем. Что тут непонятного?

Есть 3 параметра: мощность, обороты, скорость ветра. Зная 2 из них можно определить 3-тий.

Bosoiy 05.09.2011 15:37

А теперь ответте на вопрос: как вы померяете мощьность ротора не зная скорости ветра? Исходя из одних оборотов вы не определите ничего.
Можно пойти другим путём. Сначала на токарном станке снимаете токоскоростные характеристики. И в зависимости от оборотов на винте постепенно,с возрастанием оборотов,уменьшать сопротивление нагрузки а с падением оборотов увеличивать.

krauser2 05.09.2011 15:40

Ну как меряется мощность. Меряется ток, меряется напряжение, учитываются параметры генератора, на нем тоже тепло выделяется. Чесно говоря во всей затее это наипростейший вопрос

Bosoiy 05.09.2011 16:14

Цитата:

Сообщение от krauser2 (Сообщение 13172)
Чесно говоря во всей затее это наипростейший вопрос

Я бы не был настроен так оптимистично...:) Почему вы уверены,что выходная мощьность с генератора будет равна мощьности винта? Есть такое понятие как КПД генератора и этот кпд тоже будет меняться в зависимости от оборотов. Да плюс КПД всех остальных узлов-в вашем случае это подшипники и провода снижения. А может ещё и диодный мост. Мощьность винта и мощьность на выходе с гены две разные мощьности! На одних и тех же оборотах и одинаковой мощьности винта два разных гены дадут разный выхлоп а энергию винта сожрут одинаково.

Добавлено через 9 минут
В общем не морочьте мне голову. Вы хотите контролировать выходную мощьность с гены основываясь на выходной мощьности гены? Успехов!
П.С. Вы не знаете ничего кроме оборотов ротора. Это можно померять частотометром...

krauser2 05.09.2011 16:15

Что вы называете выхлопом? Меряется напряжение на мостах, падение напряжения величина известная. Сопротивление генератора тоже, меряется сила тока. Таким образом меряется вся электрическая мощность. На подшипники еще немного идет если сильно хотите, можете и это учитывать. Больше ничего портеблять мощность не может.
С другой стороны при построении рабочей характеристики ветряка трение на подшипниках учитывается.

Ни о каком частотомере я не говорю. Микроконтроллер на лету должен снимать все значения и устанавливать нужные обороты. Сила тока снимается датчиком холла, напряжение меряется АЦП.

Если для вас померять, посчитать электрическую мощность и оценить погрешность измерения проблема, то видимо, у нас с вами дискуссия на эту тему невозможна.

Сергей 05.09.2011 16:51

Вложений: 1
krauser2, я тебя полностью поддерживаю.
Bosoiy, остави в покое ты эти КПД. Ведь по сути это самая простая часть поставленой задачи. Даже если взять генератор раз в 10 мощнее колеса и плюнуть на его КПД. А у Хекса залипания немеряное количество жрут, и при этом это не полезная мощность. А вот получается так что я немогу узнать обороты ХХ винта, потому как не измерял мощность которая идёт на эти вот залипания. Ну так что теперь? Сидеть сложа руки и непонятно чего ждать?
Молодец krauser2 я тебя полностью поддерживаю.
А кто-то говорил, что "Идущий осилит путь".
Bosoiy, ты случаем не помнишь кто?
Вот я провёл лето возле своей ВУ и уже даже на вот этот график смотрю другими глазами
Вложение 4193
На нём видно, что трёхлопастное колесо не может развить обороты больше чем на быстроходности 8,5. Тогда я интуитивно пытался оттолкнуться от оборотов ХХ и у Петрухи спрашивал и сам пробовал. Рассуждал примерно так. Вот вертится винт без нагрузки, ну чем не анемометр? И не дёргается как сумашедший при меняющемся ветре, но инерционность его перечёркивает всё на свете.
В любом случае нужно что-то делать...

Bosoiy 05.09.2011 16:58

:)) Прекрасно:) Значит будем регулировать отбор мощьности основываясь на показаниях выходной мощьности. И будем регулировать обороты для правильного отбора мощьности основываясь на оборотах:))

krauser2 05.09.2011 17:19

Чесно говоря я не вижу тут ничего смешного. Свет то вы включаете когда становится темно. Т.Е. регулируете освещенность основываясь на текущей освещенности :)

Сергей 05.09.2011 17:27

Bosoiy, всё правильно ты пишешь. Надеюсь ты пилил доски на циркулярке. Так вот когда пила без нагрузки это обороты ХХ, а когда начинаешь пилить обороты падают а мощность растёт. В районе этого максимума мощности мы и пилим. Но если превысить нагрузку, обороты вместе с мощностью резко падают. Такая-же самая беда когда лом наждаком затачиваешь. Можно начать пилить когда пила ещё только разгоняется, и нагружая недавать ей разогнаться. Конечно ты что-то распилишь, но сколько? Вот примерно так и мы, ёрзаем по левой части этого графика, а вся мощность по другую сторону от максимума...

Bosoiy 05.09.2011 17:34

Цитата:

Сообщение от krauser2 (Сообщение 13181)
Чесно говоря я не вижу тут ничего смешного. Свет то вы включаете когда становится темно. Т.Е. регулируете освещенность основываясь на текущей освещенности :)

Фухх... В чём весь фокус такого контроллера? В том,что бы при недостаточности мощьности винта увеличить сопротивление нагрузки,а при избыточности уменьшить. Правильно?

Сергей 05.09.2011 17:43

Цитата:

Сообщение от Bosoiy (Сообщение 13183)
Правильно?

Правильно

Bosoiy 05.09.2011 18:25

:)Едем дальше. Замерили мы значит мощьность под определенной нагрузкой... И вдруг оказывается,что если бы мы меряли на другой нагрузке то мощьность была бы много большей... И опять мы остаемся с вопросами.. Какая мощьность? Какая нужна нагрузка?Ничего не напоминает? Тот же замкнутый круг! Как определить нужную нагрузку зная текущую..?.. Выход я вижу только один. Снимаем токоскоростные характеристики на разных нагрузках,думаем... И в зависимости от оборотов увеличиваем или уменьшаем сопротивление нагрузки.

Сергей 05.09.2011 19:28

Вложений: 1
Цитата:

Сообщение от Bosoiy (Сообщение 13186)
Снимаем токоскоростные характеристики на разных нагрузках,думаем... И в зависимости от оборотов увеличиваем или уменьшаем сопротивление нагрузки.

Всё верно, только это называется "Рабочая характеристика ветродвигателя". Теперь дела за малым, нужно её получить...

Bosoiy 05.09.2011 19:39

Сергей,ты ж вроде как снял АИР?

Добавлено через 2 минуты
По оси "у" понятно мощьность,а по оси "х" чё?

Добавлено через 5 минут
Цитата:

Сообщение от Сергей (Сообщение 13192)
Всё верно..

Так,да не так...:) Надо ещё оставить небольшой запас по мощьности для того,что бы нагрузка не затормозила винт. Ну и кто как себе это представляет?

krauser2 05.09.2011 19:56

Я про это уже писал. Поищите про понижающий sepic преобразователь. В нашем случае скважность шима регулирует входное напряжение, которое напрямую связано с оборотами.
Если просто подключить через мосты АКБ 12В. Что происходит. Я для простоты объяснения рассматриваю идеальный случай нулевого сопротивления генератора. Ветряк безо всякого сопротивления раскручивается до оборотов, дающих 12В и продолжает крутиться на этих оборотах выдавая полезную мощность. Если сделать скважность в преобразователе 0.5, то входное напряжение умножается на 2. Т.е. ветряк спокойно раскручивается уже до оборотов 24В. В эти выходные я проверил силовую часть, ток до напряжения АКБ/скважность очень маленький, потом очень резко возростает. Получается зная оптимальные обороты просто устанавливаем необходимую скважность ШИМа. Ветряк разгонится до них без сопротивления и начнет отдавать на этих оборотах мощность в АКБ. Мой преобразователь работает с КПД более 80 процентов, проверял на токе 10-12А. т.е. в 2 раза поднимаем входное напряжение, в 2*0.8 раза увеличивается ток на АКБ.

В Sepic преобразователе по крайней мере один минус - дроссель. Я расчитывал на токи 2-50 А и входное напряжение 20-100В. Размер получился довольно внушительный. Можно посмореть на последней картинке в "Участниках".

Видимо последнее уже сильный офтоп, можно переместиться в ветку про контроллер.

Bosoiy 05.09.2011 20:11

Цитата:

Сообщение от krauser2 (Сообщение 13199)
Получается зная оптимальные обороты просто устанавливаем необходимую скважность ШИМа.

Откуда вы знаете какие сейчас нужны оптимальные обороты?

krauser2 05.09.2011 20:19

В том-то и дело, что не знаю и все это обсуждение я затеял, чтоб выяснить рабочую характеристику турбины. Про то как зная характеристику определить нужные обороты я уже писал


Часовой пояс GMT +4, время: 11:50.

Powered by vBulletin® Version 3.8.2
Copyright ©2000 - 2024, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot
Copyright © 2010 Windpower Russia