Ветроэнергетика и альтернативная энергетика.  

Вернуться   Ветроэнергетика и альтернативная энергетика. > Альтернативная энергетика > Энергия ветра

Энергия ветра все о преобразовании кинетической энергии ветра

Ответ
 
Опции темы Поиск в этой теме Опции просмотра
Старый 28.11.2013, 22:25   #31
Андрей П
новичок
 
Регистрация: 09.11.2013
Адрес: Краснодар
Сообщений: 55
Вес репутации: 8
Андрей П на пути к лучшему
По умолчанию

Да но судя по виду лопастей они могут использовать только силу напора потока вот было бы интересно поменять лопасти и посмотреть как изменится КИЭВ. Вот лично у меня как было. В конце 90х приобрели дачу тогда я и придумал этот ветряк воду качать. Ветряк разрабатывался для качания воды садовой колонкой, поднять ее на верх не возможно, значит надо опустить крутящий момент в низ. Снять крутящий момент с ветряка с горизонтальной осью вращения очень трудно отсюда выбор вертикальной оси вращения. Меня интересовал высокий стартовый порог. Сначала тоже думал о цепной передачи но потом решил что цепь ржавеет остановился на зубчатом ремне потом решил что гораздо проще не лопасти вращать а закрывать экраном лопасти которые движутся против ветра. Закрывающий экран довольно большой поэтому на флюгер не понадеялся и придумал свою систему ориентирования по ветру (описывал раньше в предложении) может быть и она существовала до меня. Я успешно забыл про свою задумку и вернулся к ней 2011 поняв что конструкция может использовать не только силу напора потока но и подъемную силу ветра. Использовать подъемную силу ветра гораздо выгоднее но так как конструкция может использовать и силу напора потока это дает ей высокий стартовый порог. Я живу в Краснодаре среднегодовая ветровая нагрузка от 2 до 6 м/с в таких условиях классический ветряк не будет эффективным я думаю что моя конструкция имеет больше шансов в таких условиях.
Андрей П вне форума   Ответить с цитированием
Старый 23.01.2014, 23:17   #32
Андрей П
новичок
 
Регистрация: 09.11.2013
Адрес: Краснодар
Сообщений: 55
Вес репутации: 8
Андрей П на пути к лучшему
По умолчанию

Здравствуйте.
Прошу совета и разъяснения. Пытаюсь понять как должен работать контролер отбора мощности. Допустим что наш генератор на постоянных магнитах (я сам не знаю что лучше но здесь все обсуждают такие генераторы и значит для ветряков они лучше люди знают что лучше). Рассмотрим классический ветряк с горизонтальной осью вращения. В зависимости от силы ветра на выходе генератора мы будем получать изменяющееся напряжение силу тока и частоту. Как это все потом привести в нормальный вид я не знаю может кто подскажет мне сейчас важно понять сам принцип. Когда ветряк стоит на входе контролера ничего нет ветряк начинает крутится на входе появляется какое то напряжение по достижении определенной величины (даем раскрутится) контролер начинает отбор мощности. При отборе мощности скорость вращения начинает падать но мощность растет до какой то величины. Мы продолжаем увеличивать отбор и мощность и обороты падают. Задача контролера регулированием отбора мощности держать постоянно максимальные значения, балансировать на пике. Правда как сделать такой контролер я не знаю. И нам совершенно не важно с какой скоростью вертится сам винт.
С моей конструкцией все немного не так. Описание в приложении. Если конструкция вращается со скоростью ветра ее лопасти расположены к набегающему потоку строго параллельно, поток обтекает лопасть равномерно с обоих сторон и подъемная сила не возникает. Если вращение ветряка отстает от скорости ветра на какой то угол то набегающий поток давит на лопасть с положительным углом атаки и создает подъемную силу ветра. Ветряк будет стремится достигнуть скорость ветра но чем ближе скорость вращения ветряка к скорости ветра тем меньше будет угол атаки набегающего потока а следовательно и подъемная сила. Если мы будем нагружать ветряк пытаясь затормозить его угол атаки будет расти а следовательно будет расти подъемная сила ветра. Скорость ветряка падать не будет но крутящий момент многократно вырастет. Если мы будем продолжать нагружать ветряк то будем увеличивать угол атаки лопасти и крутящий момент будет расти но только до тех пор пока не произойдет срыв потока с лопасти. Тогда скорость вращения ветряка упадет и он начнет использовать силу напора потока а это менее выгодно. Ветряк сам регулирует угол поворота лопастей в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности. Если проводить аналогии то классический ветряк с горизонтальной осью вращения должен уметь менять угол поворота и заклинения лопасти в зависимости от скорости ветра в каждый момент времени. Такие лопасти сделать очень трудно. Я думаю что такая возможность конструкции подстраиваться под ветер это большое преимущество ну еще конечно высокий стартовый порог. Только как грамотно воспользоваться этим преимуществом я пока не знаю. Я думаю что для того чтобы в полном объеме снимать вырабатываемую мощность необходим еще контрольный датчик скорости ветра. Работать должно так сравниваются два показателя контрольный датчик скорости ветра и скорость вращения ветряка. Если они совпадают то контролер может увеличивать отбор мощности когда скорость вращения ветряка начинает отставать от скорости ветра контролер должен ограничить отбор мощности. То есть регулирующий фактор это сравнение датчика скорости ветра и скорость вращения ветряка. Посоветуйте как правильно снимать мощность. Может все давно придумано и я изобретаю велосипед подскажите готовые решения.
Андрей П вне форума   Ответить с цитированием
Старый 23.01.2014, 23:25   #33
Андрей П
новичок
 
Регистрация: 09.11.2013
Адрес: Краснодар
Сообщений: 55
Вес репутации: 8
Андрей П на пути к лучшему
По умолчанию

Забыл вложить описание
Вложения
Тип файла: pdf Конструкция винта ветрогенератора.pdf (516.6 Кб, 968 просмотров)
Андрей П вне форума   Ответить с цитированием
Старый 23.06.2014, 16:02   #34
Андрей П
новичок
 
Регистрация: 09.11.2013
Адрес: Краснодар
Сообщений: 55
Вес репутации: 8
Андрей П на пути к лучшему
По умолчанию

Попытка теоретического сравнения с другими конструкциями ветряков.
Ветрогенератор надо рассматривать как комплекс винт плюс полезная нагрузка которую винт тянет. И согласование винта с нагрузкой очень важный момент. Рассмотрим классический ветряк с горизонтальной осью вращения. При отборе мощности скорость вращения начинает падать но мощность растет до какой то величины. Мы продолжаем увеличивать отбор и тогда и мощность и обороты падают. Задача контролера регулированием отбора мощности держать постоянно максимальные значения, балансировать на пике. Если винт имеет поворотные лопасти то в зависимости от скорости вращения лопасти меняют угол атаки, чтобы повысить эффективность работы Ветрогенератора. Все эти регулировки приблизительные, мы точно не знаем почему упали обороты. Изменилась скорость ветра, перегрузили ветряк отбором мощности или какие то другие причины. Потом не надо забывать что углы заклинения лопасти рассчитываются под конкретную скорость ветра и винт может выдать максимум только если ветер соответствует параметрам винта. А делая лопасти поворотные мы вообще вынуждены отказаться от углов заклинения что сильно ухудшает аэродинамику винта. Теоретический КИЭВ идеального винта с горизонтальной осью вращения Н.Е. Жуковский 0,593 Г.Х. Сабинин 0,683 при этом реальный винт имеющий практический КИЭВ 0,4 считается отличным результатом. Грубо говоря практический КИЭВ это две трети от теории. Это не потому что теория плохая, просто невозможно сделать лопасть которая будет менять углы заклинения и угол атаки в зависимости от скорости ветра. Не понятно как регулировать угол атаки лопасти в зависимости от снимаемой мощности (почему упала мощность, необходимо увеличить угол атаки или просто изменилась скорость потока). Поэтому все горизонтальные винты работают с усредненными параметрами, углы заклинения рассчитываются по средней скорости ветра, углы атаки лопасти в зависимости от скорости вращения, без учета снимаемой нагрузки, и тд и тп.
С моей конструкцией по другому, если конструкция вращается со скоростью ветра ее лопасти расположены к набегающему потоку строго параллельно, поток обтекает лопасть равномерно с обоих сторон и подъемная сила не возникает. Если вращение ветряка отстает от скорости ветра на какой то угол то набегающий поток давит на лопасть с положительным углом атаки и создает подъемную силу ветра. Ветряк будет стремится достигнуть скорость ветра но чем ближе скорость вращения ветряка к скорости ветра тем меньше будет угол атаки набегающего потока а следовательно и подъемная сила. Если мы будем нагружать ветряк пытаясь затормозить его, угол атаки будет расти а следовательно будет расти подъемная сила ветра. Скорость вращения ветряка падать не будет но крутящий момент многократно вырастет. Ветряк сам регулирует угол поворота лопастей в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности. Если мы перегрузим ветряк угол атаки станет слишком большим произойдет срыв потока с лопасти и обороты ветряка упадут ниже скорости ветра. Это четкая граница мы можем нагружать ветряк до тех пор пока скорость его вращения равна скорости ветра. Ветряк сам регулирует угол поворота лопастей в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности и выдает максимум, пока его скорость вращения равна скорости ветра.
Скорость вращения моего ветряка никогда не превысит скорость ветра в отличии от ветряков с горизонтальной осью вращения, но крутящий момент который он способен выдать многократно превышает крутящий момент ветряка с горизонтальной осью вращения. А вращение со скоростью ветра дает свои преимущества. Так при диаметре ветряка 2м длинна его окружности будет равна 6,28 м. То есть при скорости ветра 6м/с ветряк будет делать примерно один оборот в секунду. А при ураганном ветре 25м/с будет делать всего 4оборота в секунду. Это небольшая скорость вращения и не каких запредельных перегрузок конструкция испытывать не будет, хотя при таком ветре уже шифер с крыш улетает. Не надо сравнивать с ветряками которые используют силу напора потока как движущую силу так как они выполняют максимальную работу когда их лопасть движется в три раза медленнее скорости ветра а моя конструкция когда лопасть движется со скоростью ветра. Следовательно моя конструкция в три раза эффективней.
Насчет потерь на механизме синхронизации, поворота лопастей. Давайте рассмотрим подробнее. При полном отсутствии ветра мы руками раскручиваем конструкцию за плечо на котором закреплена лопасть и механизм поворота лопасти. Мы затратим какую то энергию на вращение конструкции часть этой энергии потратится на вращение лопасти вокруг своей оси. Но при работе ветряка все происходит не так. Лопасть является движущей деталью конструкции, на лопасть действует подъемная сила ветра. Рассмотрим лопасть подробнее. Лопасть симметрична хорде, обе грани лопасти одинаково закруглены (так как лопасть поворачивается к потоку то одной гранью то другой). При стекании с закругленного конца лопасти поток будет срываться образуя область низкого давления что приведет к тому что вектор подъемной силы ветра будет смещен немного назад относительно центра симметрии лопасти. Короче говоря лопасть расположенная под каким то углом к набегающему потоку будет стремится повернутся параллельно потоку. Будет возникать крутящий момент. Это если у чемодана ручку прикрепить не по центру а сместить в сторону, чемодан перекосит, чемодан тяжелее не станет проста точка опоры не совпадает с центром тяжести. Когда лопасть движется по фронту, относительно набегающего потока, возникающий закручивающей эффект совпадает с направлением вращения лопасти. Когда по тылу возникающий закручивающей эффект противодействует вращению лопасти. Эти силы одинаковы но противоположно направлены и должны уравновесить друг друга. Но на практике лопасть движущаяся по фронту будет получать больше энергии от потока чем лопасть движущаяся по тылу (она находится как бы в тени первой часть энергии поток уже отдал и его воздействие на лопасть более слабое). Поэтому в результате сложения этих противоположно направленных сил у нас останется положительный остаток совпадающий с направлением вращения лопасти. Чем больше лопастей имеет конструкция тем больше затеняющий эффект и тем сильнее будет проявляться крутящий момент лопасти.
Андрей П вне форума   Ответить с цитированием
Старый 25.06.2014, 10:37   #35
Андрей П
новичок
 
Регистрация: 09.11.2013
Адрес: Краснодар
Сообщений: 55
Вес репутации: 8
Андрей П на пути к лучшему
По умолчанию

Попытка обоснования возможного прироста мощности.
Если сравнить теоретические исследования и практические достижения ветряков использующих подъемную силу ветра как движущую силу (горизонтальные) и силу напора потока (вертикальные) то мы увидим следующее. Теоретический КИЭВ идеального винта с горизонтальной осью вращения Н.Е. Жуковский 0,593 Г.Х. Сабинин 0,683 при этом реальный винт имеющий практический КИЭВ 0,4 считается отличным результатом. Грубо говоря практический КИЭВ это две трети от теории. У ветряков использующих силу напора потока теоретический КИЭВ 0,192 а КИЭВ турбины Савониуса 0,18 то есть такого разрыва между теорией и практикой нет. Я думаю что потеря одной трети мощности предсказанной теорией это из за невозможности сделать винт с изменяющимися углами заклинения и атаки лопасти в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности. Категорично утверждать что за счет изменения траектории вращения лопастей конструкция сможет взять эту недостающую, предсказанную теорией, мощность на сегодняшний день я не могу. Необходимы практические испытания.
Андрей П вне форума   Ответить с цитированием
Старый 25.06.2014, 13:01   #36
vvv
Гуру
знаток
 
Регистрация: 13.04.2011
Сообщений: 469
Вес репутации: 11
vvv на пути к лучшему
По умолчанию

Вообще то делают ветряки с регулируемым углом. и немало.
vvv вне форума   Ответить с цитированием
Старый 25.06.2014, 20:30   #37
Андрей П
новичок
 
Регистрация: 09.11.2013
Адрес: Краснодар
Сообщений: 55
Вес репутации: 8
Андрей П на пути к лучшему
По умолчанию

Я хотел показать что у горизонталок между теоретически предсказанным максимумом и практическими достижениями большой разрыв и тут есть за что бороться. Предположение что это из за не точного ориентирования лопасти относительно потока это только мое мнение.
Андрей П вне форума   Ответить с цитированием
Ответ

Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Вкл.

Быстрый переход

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Индекс цитирования
Flag Counter

Часовой пояс GMT +4, время: 05:45.


Powered by vBulletin® Version 3.8.2
Copyright ©2000 - 2021, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot
Copyright © 2010 Windpower Russia