Vēja turbīnu konstrukcijas. Kādas ir atšķirības starp daudzlāpstiņu dzenskrūvēm un mazajām lāpstiņām Programma – vēja ģeneratora projektēšana un verifikācijas aerodinamiskie aprēķini – fails tehniskais ziņojums.doc

VĒJA DZINĒJS
ierīce, kas pārvērš vēja enerģiju rotācijas enerģijā. Vēja turbīnas galvenā darba daļa ir rotējošs agregāts - vēja piedzīts un ar vārpstu stingri savienots ritenis, kura griešanās darbina iekārtas, kas veic lietderīgu darbu. Vārpstu var uzstādīt horizontāli vai vertikāli. Vēja turbīnas parasti izmanto periodiski patērētās enerģijas ģenerēšanai: sūknējot ūdeni tvertnē, samaļot graudus, pagaidu, avārijas un lokālos elektroapgādes tīklos.
Vēsturiska atsauce. Lai gan virszemes vēji ne vienmēr pūš, maina virzienu un to stiprums nav nemainīgs, vēja turbīna ir viena no vecākajām mašīnām enerģijas iegūšanai no dabīgiem avotiem. Sakarā ar apšaubāmo seno rakstisko ziņojumu ticamību par vēja turbīnām, nav pilnībā skaidrs, kad un kur šādas mašīnas pirmo reizi parādījās. Bet, spriežot pēc dažiem ierakstiem, tie pastāvēja jau pirms 7. gadsimta. AD Ir zināms, ka Persijā tos izmantoja 10. gadsimtā, un Rietumeiropā pirmās šāda veida ierīces parādījās 12. gadsimta beigās. 16. gadsimta laikā. Beidzot izveidojās holandiešu vējdzirnavu telts tips. Būtiskas izmaiņas to dizainā netika novērotas līdz pat 20. gadsimta sākumam, kad pētījumu rezultātā tika būtiski uzlabotas dzirnavu spārnu formas un pārklājumi. Tā kā maza ātruma mašīnas ir apgrūtinošas, 20. gadsimta otrajā pusē. sāka būvēt ātrgaitas vēja turbīnas, t.i. tiem, kuru vēja riteņi spēj veikt lielu apgriezienu skaitu minūtē ar augstu vēja enerģijas izmantošanas efektivitāti.
Mūsdienu vēja turbīnu veidi.Šobrīd tiek izmantoti trīs galvenie vēja turbīnu veidi - trumuļa, spārna (skrūves tipa) un rotora (ar S-veida repellerprofilu).
Bungas un lāpstiņas. Lai gan bungu tipa vēja ratam ir viszemākais vēja enerģijas izmantošanas līmenis, salīdzinot ar citiem mūsdienu repelleriem, tas ir visplašāk izmantotais. Daudzas saimniecības to izmanto ūdens sūknēšanai, ja kāda iemesla dēļ nav tīkla elektrības. Tipiska šāda riteņa forma ar lokšņu metāla asmeņiem ir parādīta attēlā. 1. Bungu un lāpstiņu tipa vēja riteņi griežas uz horizontālas vārpstas, tāpēc tie ir jāpagriež vējā, lai iegūtu vislabāko veiktspēju. Lai to izdarītu, viņiem tiek piešķirta stūre - lāpstiņa, kas atrodas vertikālā plaknē, kas nodrošina vēja rata pārvēršanos vējā. Pasaulē lielākās lāpstiņu tipa vēja turbīnas riteņa diametrs ir 53 m, maksimālais lāpstiņas platums ir 4,9 m.Vēja ritenis ir tieši savienots ar elektrisko ģeneratoru ar jaudu 1000 kW, kas attīstās pie vēja ātrums vismaz 48 km/h. Tā lāpstiņas ir noregulētas tā, lai vēja rata griešanās ātrums paliktu nemainīgs un vienāds ar 30 apgr./min vēja ātruma diapazonā no 24 līdz 112 km/h. Sakarā ar to, ka teritorijā, kur atrodas šādas vēja turbīnas, vēji pūš diezgan bieži, vēja turbīna parasti saražo 50% no maksimālās jaudas un darbina publisko elektrotīklu. Lāpstiņu vēja turbīnas plaši izmanto attālos lauku apvidos, lai nodrošinātu fermas ar elektroenerģiju, tostarp uzlādējot radiosakaru sistēmu akumulatorus. Tos izmanto arī lidaparātu un vadāmo raķešu borta vilces sistēmās.

S-veida rotors. S-veida rotors, kas uzmontēts uz vertikālas vārpstas (2. att.), ir labs, jo vēja turbīna ar šādu repelleru nav jāved vējā. Lai gan griezes moments uz tā vārpstas svārstās no minimālās līdz vienai trešdaļai no maksimālās vērtības pusapgriezienā, tas nav atkarīgs no vēja virziena. Kad vēja ietekmē griežas gluds apļveida cilindrs, uz cilindra korpusu iedarbojas vēja virzienam perpendikulārs spēks. Šo fenomenu sauc par Magnusa efektu vācu fiziķa vārdā, kurš to pētīja (1852). 1920.-1930.gadā A.Fletners izmantoja rotējošus cilindrus (Fletnera rotorus) un S-veida rotorus lāpstiņu vējratu vietā, kā arī kā kuģa dzinējspēkus, kas veica pāreju no Eiropas uz Ameriku un atpakaļ.

Koljēra enciklopēdija. - Atvērtā sabiedrība. 2000 .

Skatiet, kas ir “WIND MOTOR” citās vārdnīcās:

Vēja turbīna... Pareizrakstības vārdnīca-uzziņu grāmata

Dzinējs, pneimatiskais vēja dzinējs, vējdzirnavas, vējrotors Krievu sinonīmu vārdnīca. vēja turbīnas lietvārds, sinonīmu skaits: 4 vēja turbīna (8) ... Sinonīmu vārdnīca

Mehāniskās enerģijas ražošanai izmanto vēja enerģiju. Pārsvarā izplatītas ir lāpstiņu vēja turbīnas, kurās vēja rata griešanās ass sakrīt ar gaisa plūsmas virzienu... Lielā enciklopēdiskā vārdnīca

vēja turbīna- VD Ierīce vēja enerģijas pārvēršanai vēja rata rotācijas mehāniskajā enerģijā. [GOST R 51237 98] Tēmas vēja enerģija Sinonīmi VD EN vēja motors ... Tehniskā tulkotāja rokasgrāmata

vēja turbīna- vēja dzinējs... Saīsinājumu un saīsinājumu vārdnīca

VĒJA DZINĒJS- (vēja turbīna) motors, kas izmanto vēja kinētisko enerģiju, lai radītu mehānisko enerģiju. Primitīvs skats uz V. vējdzirnavām. Ir: lāpstiņa, karuselis vai rotējošais, un bungas... Lielā Politehniskā enciklopēdija

Dzinējs, kas izmanto vēja kinētisko enerģiju, lai radītu mehānisko enerģiju. Kā vēja darba orgāns, kas uztver vēja plūsmas enerģiju (spiedienu) un pārvērš to vārpstas rotācijas mehāniskajā enerģijā, tiek izmantots... ... Lielā padomju enciklopēdija

Mašīna, kas pārvērš vēja kinētisko enerģiju mehāniskajā enerģijā. Vēja turbīnas darba daļa ir vēja ritenis, kas uztver gaisa plūsmas spiedienu un pārvērš to vārpstas rotācijas mehāniskajā enerģijā. Atšķirt...... Tehnoloģiju enciklopēdija

es; m. Dzinējs, ko darbina vēja enerģija. * * * Vēja turbīna izmanto vēja enerģiju mehāniskās enerģijas ražošanai. Visizplatītākās ir lāpstiņu vēja turbīnas, kurās vēja rata griešanās ass sakrīt ar... ... enciklopēdiskā vārdnīca

Dzinējs, kas izmanto kinētiku vēja enerģija mehāniskai ražošanai. enerģiju. Izšķir spārnveida V. (sk. att.), kā likums, ar horizontālu rotācijas asi, ar koeficientu. vēja enerģijas izmantošana līdz 0,48 (visbiežāk); karuselis,...... Lielā enciklopēdiskā politehniskā vārdnīca

Plūsmas jauda vai, kā to sauc arī par otro enerģiju, ir proporcionāla vēja ātruma kubam. Ko tas nozīmē - ja vēja ātrums palielinās, teiksim, divas reizes, tad gaisa plūsmas enerģija palielināsies 2 3 reizes, proti, 2 3 = 2x2x2 = 8 reizes.

Vēja dzinēja izstrādātā jauda mainīsies proporcionāli vēja rata diametra kvadrātam. Ko tas nozīmē, ja vēja rata diametrs tiek dubultots - mēs iegūstam četrkārtīgu jaudas pieaugumu pie tāda paša vēja ātruma.

Tomēr ne visu enerģiju, kas plūst caur vēja riteni, var pārvērst lietderīgā darbā. Daļa enerģijas tiks zaudēta, pārvarot vēja rata pretestību gaisa plūsmai, kā arī citi zaudējumi. Tāpat diezgan liela daļa gaisa enerģijas tiks ietverta plūsmā, kas jau ir izgājusi caur vēja riteni. Lāpstiņu vēja turbīnu teorija pierāda:

• Vēja plūsmas ātrums aiz vēja rata nav nulle;
• Vislabākais vēja turbīnas darbības režīms ir tāds, kurā plūsmas ātrums aiz vēja rata būs vienāds ar 2/3 no sākotnējā plūsmas ātruma, kas plūdīs uz vēja ratu.

Enerģijas izmantošanas koeficients

Šis ir skaitlis, kas parāda, cik daudz gaisa plūsmas jaudas lietderīgi izmantos vēja ritenis. Šo koeficientu parasti apzīmē ar grieķu burtu χ (xi). Tā vērtība ir atkarīga no vairākiem faktoriem, piemēram, vēja motora veida, ražošanas kvalitātes un lāpstiņu formas un citiem faktoriem. Ātrgaitas vēja turbīnām, kurām ir racionalizēti aerodinamiskie spārni, koeficients χ ir aptuveni no 0,42 līdz 0,46. Tas nozīmē, ka šāda veida mašīnas aptuveni 42%-46% no vēja plūsmas, kas iet cauri iekārtai, var pārvērst noderīgā mehāniskā darbā. Maza ātruma transportlīdzekļiem šis koeficients ir aptuveni 0,27 - 0,33. Teorētiskā maksimālā χ vērtība ideālām lāpstiņu vēja turbīnām ir aptuveni 0,593. Lāpstiņu instalācijas ir kļuvušas diezgan izplatītas, un rūpniecība tās sāka masveidā ražot. Tie ir sadalīti divās grupās:

• Ātrgaitas – asmeņu skaits līdz 4;

Zems ātrums - no 4 līdz 24 asmeņiem;

Ātrgaitas un zema ātruma vēja turbīnas

Ātrums ir viena no priekšrocībām, jo ​​tas atvieglo vēja enerģijas pārnešanu uz tādām ātrgaitas ierīcēm kā elektriskais ģenerators. Turklāt tie ir vieglāki un tiem ir lielāks vēja ātruma izmantošanas koeficients nekā zema ātruma, kā minēts iepriekš.

Tomēr papildus priekšrocībām tiem ir arī nopietns trūkums, piemēram, vairākas reizes mazāks griezes moments ar stacionāru vēja riteni un ar tādiem pašiem riteņu diametriem un vēja ātrumu nekā zema ātruma instalācijām. Tālāk ir norādītas divas aerodinamiskās īpašības:

Punktētā līnija norāda 18 lāpstiņu vēja riteni, bet nepārtrauktā līnija norāda 3 lāpstiņu vēja riteni. Horizontālā ass parāda vējrata moduļu skaitu Z vai tā ātrumu. Šo vērtību nosaka lāpstiņas gala ātruma ωхR attiecība pret vēja ātrumu V.

No vēja dzinēja raksturlielumiem varam secināt, ka katram vēja ātrumam var būt tikai viens apgriezienu skaits, pie kura var iegūt maksimālo χ. Turklāt tāda paša vēja ātruma klātbūtnē zema ātruma ierīcei būs vairākas reizes lielāks griezes moments nekā ātrgaitas ierīcei, un attiecīgi tā sāks darboties ar vēja ātrumu, kas ir mazāks nekā ātrgaitas. Tas ir diezgan būtisks faktors, jo tas palielina vēja ģeneratora darba stundu skaitu.

Lāpsta vēja turbīnas

To darbības princips ir balstīts uz aerodinamiskajiem spēkiem, kas rodas uz vēja riteņa lāpstiņām, kad gaisa plūsma uz tām saskaras. Lai palielinātu jaudu, spārniem tiek piešķirti racionalizēti, aerodinamiski profili, un ķīļveida leņķi tiek mainīti gar asmeni (jo tuvāk vārpstai, jo lielāki leņķi un mazāki galā). Diagramma ir parādīta zemāk:

Šim mehānismam ir trīs galvenās daļas - asmens, šūpoles, ar kuru palīdzību ritenis tiek piestiprināts pie rumbas. Ķīļveida leņķis φ ir leņķis starp riteņa griešanās plakni un asmeni. Uzbrukuma leņķis α ir vēja trieciena leņķis uz asmeņu elementiem.

Nobremzējot vēja riteni, plūsmas virzieni, kas plūst uz asmeni, un vēja virziens sakrita (pa bultiņu V). Bet, tā kā ritenim ir noteikts griešanās ātrums, tad attiecīgi katram no lāpstiņas elementiem būs noteikts ātrums ωxR, kas palielināsies līdz ar attālumu no riteņa ass. Tāpēc plūsma, kas pūš pāri lāpstiņai ar noteiktu ātrumu, sastāvēs no ātruma ωxR un V. Šo ātrumu sauc par relatīvo plūsmas ātrumu un apzīmē ar W.

Tā kā lāpstiņu vēja turbīnai vislabākais darbības režīms ir tikai noteiktos trieciena leņķos, ķīļveida leņķi φ ir jāpadara mainīgi visā lāpstiņas garumā. Vēja dzinēja, tāpat kā jebkura cita, jaudu nosaka leņķiskā ātruma ω un tā griezes momenta M reizinājums: P = Mxω. Varam secināt, ka, samazinoties lāpstiņu skaitam, samazināsies arī moments M, bet palielināsies apgriezienu skaits ω. Tāpēc jauda P = Mxω paliks gandrīz nemainīga un būs vāji atkarīga no vējdzirnavu lāpstiņu skaita.

Cita veida vēja turbīnas

Kā zināms, bez spārnotajiem ir arī bungu, karuseļu un rotācijas vēja dzinēji. Karuseļveida un rotējošajos veidos rotācijas ass ir vertikāla, bet bungu tipos tā ir horizontāla. Iespējams, galvenā atšķirība starp spārnotajām vēja turbīnām un trumuļa un rotējošām vēja turbīnām ir tā, ka visi spārnoto vēja turbīnu lāpstiņas darbojas vienlaicīgi, savukārt trumuļa un rotējošās vēja turbīnas darbojas tikai to lāpstiņu daļu, kuras kustība sakritīs ar vēja virziens.

Lai samazinātu pret vēju vērsto asmeņu pretestību, tie ir vai nu izliekti, vai pārklāti ar sietu. Izmantojot šāda veida dzinēju, griezes moments rodas dažāda spiediena dēļ asmeņos.

Tā kā rotācijas, karuseļa un bungu tipa vēja dzinējiem ir diezgan zema efektivitāte (šiem tipiem χ nepārsniedz 0,18), kā arī tie ir diezgan apjomīgi un maza ātruma, praksē tie nav plaši izmantoti.

Enerģijas ražošanas pieaugumu, izmantojot neatjaunojamos dabas resursus, ierobežo slieksnis, pēc kura notiek pilnīga izejvielu ražošana. Alternatīvā enerģija, tostarp vēja enerģijas ražošana, samazinās slodzi uz vidi.

Jebkuras masas, tostarp gaisa, kustība rada enerģiju. Vēja turbīna pārvērš gaisa plūsmas kinētisko enerģiju mehāniskajā enerģijā. Šī iekārta ir vēja enerģijas pamats, alternatīvs virziens dabas resursu izmantošanā.

Efektivitāte

Ir diezgan vienkārši novērtēt noteikta veida un konstrukcijas agregāta energoefektivitāti un salīdzināt to ar līdzīgu dzinēju veiktspēju. Nepieciešams noteikt vēja enerģijas izmantošanas koeficientu (WEF). To aprēķina kā pie vēja turbīnas vārpstas saņemtās jaudas attiecību pret vēja plūsmas jaudu, kas iedarbojas uz vēja rata virsmu.

Vēja enerģijas izmantošanas līmenis dažādām iekārtām svārstās no 5 līdz 40%. Novērtējums būs nepilnīgs, neņemot vērā objekta projektēšanas un būvniecības izmaksas, saražotās elektroenerģijas daudzumu un izmaksas. Alternatīvajā enerģētikā būtisks faktors ir vēja turbīnu izmaksu atmaksāšanās periods, taču jāņem vērā arī no tā izrietošā ietekme uz vidi.

Klasifikācija

Vēja turbīnas iedala divās klasēs, pamatojoties uz saražotās enerģijas izmantošanas principiem:
lineārs;
ciklisks.

Lineārs tips

Lineāra vai mobila vēja turbīna pārvērš gaisa plūsmas enerģiju kustības mehāniskajā enerģijā. Tā varētu būt bura vai spārns. No inženiertehniskā viedokļa šī nav vēja turbīna, bet gan dzinējspēka iekārta.

Cikliskais tips

Cikliskos dzinējos pats korpuss ir nekustīgs. Gaisa plūsma griežas, veicot cikliskas kustības, tās darba daļas. Mehāniskā rotācijas enerģija ir vispiemērotākā elektroenerģijas ražošanai, universāls enerģijas veids. Cikliskie vēja dzinēji ietver vēja riteņus. Vēja riteņi, sākot no senām vējdzirnavām līdz modernām vēja elektrostacijām, atšķiras ar dizaina risinājumiem un gaisa plūsmas jaudas pilnvērtīgu izmantošanu. Ierīces ir sadalītas ātrgaitas un maza ātruma, kā arī atbilstoši rotora rotācijas ass horizontālajam vai vertikālajam virzienam.

Horizontāli

Vēja turbīnas ar horizontālu rotācijas asi sauc par lāpstiņu dzinējiem. Uz rotora vārpstas ir piestiprināti vairāki asmeņi (spārni) un spararats. Pati vārpsta atrodas horizontāli. Ierīces galvenie elementi: vēja ritenis, galva, aste un tornis. Vēja ritenis ir uzstādīts ap vertikālo asi rotējošā galvā, kurā ir uzstādīta dzinēja vārpsta un atrodas transmisijas mehānismi. Aste spēlē vējrādītāja lomu, griežot galvu ar vēja riteni pret vēja plūsmas virzienu.

Pie lieliem gaisa plūsmas ātrumiem (15 m/s un vairāk) ir racionāla ātrgaitas horizontālo vēja turbīnu izmantošana. Divu un trīs asmeņu vienības no vadošajiem ražotājiem nodrošina KIEV par 30%. Paštaisītai vēja turbīnai gaisa plūsmas izmantošanas koeficients ir līdz 20%. Ierīces efektivitāte ir atkarīga no rūpīga aprēķina un asmeņu izgatavošanas kvalitātes.

Lāpstiņu vēja turbīnas un vēja turbīnas nodrošina lielu vārpstas griešanās ātrumu, kas ļauj pārnest jaudu tieši uz ģeneratora vārpstu. Būtisks trūkums ir tas, ka vājā vējā šādas vēja turbīnas nedarbosies vispār. Pārejot no mierīga uz pastiprinātu vēju, rodas starta problēmas.

Zema ātruma horizontālajiem dzinējiem ir lielāks lāpstiņu skaits. Ievērojamā mijiedarbības zona ar gaisa plūsmu padara tos efektīvākus vājā vējā. Taču instalācijām ir ievērojams vējš, kas prasa veikt pasākumus, lai pasargātu tās no vēja brāzmām. Labākais KIEV rādītājs ir 15%. Šādas iekārtas netiek izmantotas rūpnieciskā mērogā.

Vertikālais karuseļa veids

Šādās ierīcēs asmeņi ir uzstādīti uz riteņa (rotora) vertikālās ass, lai uztvertu gaisa plūsmu. Korpuss un amortizatoru sistēma nodrošina, ka vēja plūsma skar vienu vēja rata pusi, un no tā izrietošais spēku pielikšanas moments nodrošina rotora griešanos.

Salīdzinot ar lāpstiņu blokiem, rotējoša vēja turbīna rada lielāku griezes momentu. Gaisa plūsmas ātrumam palielinoties, tas ātrāk sasniedz darba režīmu (vilces spēka ziņā) un stabilizējas griešanās ātruma ziņā. Bet šādas vienības ir lēnas. Lai pārvērstu vārpstas rotāciju elektroenerģijā, ir nepieciešams īpašs ģenerators (daudzpolu), kas spēj darboties zemā ātrumā. Šāda veida ģeneratori nav īpaši izplatīti. Pārnesumkārbu sistēmu izmantošanu ierobežo zemā efektivitāte.

Karuseļveida vēja turbīna ir vieglāk darbināma. Pati konstrukcija nodrošina automātisku rotora ātruma kontroli un ļauj uzraudzīt vēja virzienu.

Vertikāli: ortogonāls

Liela mēroga enerģijas ražošanai perspektīvākās ir ortogonālās vēja turbīnas un vēja turbīnas. Šādu agregātu izmantošanas diapazons vēja ātruma izteiksmē ir no 5 līdz 16 m/s. To radītā jauda ir palielināta līdz 50 tūkstošiem kW. Ortogonāla asmens profils ir līdzīgs lidmašīnas spārnu profilam. Lai spārns sāktu darboties, tam ir jāpieliek gaisa plūsma, tāpat kā lidmašīnas pacelšanās laikā. Arī vēja turbīna vispirms ir jāpagriež, iztērējot enerģiju. Kad šis nosacījums ir izpildīts, instalācija pārslēdzas uz ģeneratora režīmu.

secinājumus

Vēja enerģija ir viens no daudzsološākajiem atjaunojamās enerģijas avotiem. Vēja turbīnu un vēja turbīnu rūpnieciskās izmantošanas pieredze liecina, ka efektivitāte ir atkarīga no vēja ģeneratoru izvietošanas vietās ar labvēlīgām gaisa plūsmām. Mūsdienīgu materiālu izmantošana agregātu projektēšanā, jaunu shēmu izmantošana elektroenerģijas ražošanai un uzglabāšanai vēl vairāk uzlabos vēja turbīnu uzticamību un energoefektivitāti.

Vēja rata spārni ir vissvarīgākā vēja turbīnas daļa. Vēja ģeneratora jauda un ātrums ir atkarīgs no to lāpstiņu formas.

Šajā brošūrā mēs nepakavēsimies pie jaunu spārnu aprēķina šī uzdevuma sarežģītības dēļ, bet izmantosim jau gatavus spārnus, kuriem ir noteikta forma un kuriem raksturīga augsta vēja enerģijas izmantošanas efektivitāte un liels ātrums. Mums tikai jāatrisina jautājums par to, kā noteikt jauno spārnu izmērus vēlamajai jaudai, pamatojoties uz zināmo spārnu izmēriem, vienlaikus saglabājot to sākotnējās īpašības.

Mazjaudas vējdzirnavām mēs pieņemam ātrgaitas divu lāpstiņu vēja riteni ar šādām praksē zināmām īpašībām:

Vēja enerģijas izmantošanas koeficients……………………………0,35

Vēja riteņa ātrums jāsaprot kā lāpstiņas gala perifērā ātruma attiecība pret vēja ātrumu

Ņemot vienādu ātrumu, kas vienāds ar 7 dažāda diametra vēja riteņiem, mēs iegūsim atšķirīgu vēja riteņu ātrumu pie tāda paša vēja ātruma. Vēja ritenis ar mazāko diametru attīstīs vislielāko ātrumu. Kopumā vēja riteņu apgriezieni ar vienādiem ātrumiem būs saistīti viens ar otru apgriezti proporcionāli to diametram, t.i.

Tas nozīmē, ka vēja ritenis ar diametru D 1 veiks apgriezienus minūtē tik reižu, cik šī vēja riteņa diametrs D 1 ir mazāks par cita vēja riteņa diametru D 2. Piemēram, ja vēja ritenis ar diametru 1,5 m veido 714 apgr./min., tad vēja ritenis ar diametru 3 m – 357 apgr./min, t.i., uz pusi mazāk, lai gan to ātrums ir vienāds.

Dažāda diametra, bet ar vienādu ātrumu vēja riteņu lāpstiņu izmēru aprēķināšanas ērtībām tabulā. 4. attēlā parādīti divu lāpstiņu vēja riteņa izmēri ar diametru 1 m. Tabulas augšpusē ir lāpstiņas zīmējums ar burtu apzīmējumiem tā izmēriem, bet zem attēla tabulā - digitālās vērtības ​no šiem izmēriem ir doti.

Kreisajā pusē 4 kolonnas parāda asmeņa izmērus kreisajā attēlā; labajā pusē 10 kolonnās ir norādīti piecu šī asmens profilu izmēri. Profila izmēru iestatīšana ir parādīta tabulas attēlā labajā pusē.

Lai atbilstu pieņemtajām vēja rata īpašībām ar tā diametra izmaiņām, ir jāmaina visi šo lāpstiņu izmēri tādā pašā proporcijā, kādā mēs mainām vēja rata diametru. Šajā gadījumā mēs saglabāsim ģeometrisko līdzību, bez kuras nebūtu iespējams izmantot šo pārrēķina metodi.

Tā kā vēja ritenis ar izmēriem, kas norādīti tabulā. 4, kura diametrs ir 1 m, tad otra vēja rata diametra attiecība pret vienotību būs vienāda ar D, t.i.

Tāpēc, lai iegūtu vēja riteņa lāpstiņas izmērus ar atšķirīgu diametru, ir nepieciešams katrs tabulā norādītais izmērs. 4, reiziniet ar šī diametra vērtību. Tikai katras asmens sekcijas ķīļu leņķiem un to skaitam jāpaliek nemainīgam. Piemēram, vēja ratam ar diametru 1,2 m ir nepieciešams katrs galda izmērs. 4 reizinot ar 1,2, mēs iegūstam:

Lai palielinātu tabulu, noklikšķiniet uz tās ar peli

Lai iegūtu gatavo asmens formu, tas ir nepieciešams pēc izmēra, p

aprēķināts tabulā. 5, uz papīra lapas uzzīmējiet punktus pieciem asmeņu profiliem un izsekojiet kontūras gar punktiem, izmantojot zīmējumu, kā parādīts attēlā. 13. Katras sekcijas profili ir uzzīmēti pilnā izmērā, lai, izgatavojot asmeni, no tiem varētu izgriezt veidnes.

Ģeneratoram ar jaudu 1 kW nepieciešams vēja ritenis ar diametru 3,5 m Lai iegūtu šī vējrata lāpstiņas izmērus, ir nepieciešami tabulā norādītie. 4 reiziniet vēja rata izmērus ar diametru 1 m ar 3,5 un izveidojiet tabulu un pēc tam uzzīmējiet lāpstiņu profilus, kas būs nepieciešami ražošanas laikā.

Divu lāpstiņu vēja riteņu jauda un ātrums ar iepriekš norādītajiem parametriem ir norādīti tabulā. 6.

Šī tabula ir jāizmanto, izvēloties noteiktas jaudas vēja rata diametru un nosakot pārnesumu attiecību, ja ģeneratora ātrums izrādās lielāks par vēja rata ātrumu, ko tas attīsta pie vēja ātruma 8 m/sek.

Piemēram, vēja elektroagregātam izmantojot automobiļa tipa GBF ģeneratoru ar jaudu 60 W pie 900 apgr./min, ir piemērots vēja ritenis ar D==1,2 m un jaudu 0,169 ZS. Ar. pie 895 apgr./min (skat. 6. tabulas pirmās divas rindiņas).

Šajā gadījumā vēja riteni var uzstādīt uz ģeneratora vārpstas. Rezultātā tiek iegūta vienkāršākā un ērtākā vēja elektriskā iekārta.

Ja plānotu būvēt vēja elektrisko agregātu ar jaudu 400 W, tad būtu nepieciešams pieņemt vēja rata diametru 3 m, kas pie vēja ātruma 8 m/s attīsta 1060 ZS. Ar. vai 1,060 X 0,736 = 0,78 kW. Ņemot ģeneratora efektivitāti, kas vienāda ar 0,5, mēs iegūstam:

Vēja ritenis attīsta 357 apgr./min pie vēja ātruma 8 m/s, un ģeneratoram ar jaudu 390 vati nepieciešami 1000 apgr./min. Tāpēc šajā gadījumā ir nepieciešama pārnesumkārba, kas palielina ātrumu transmisijā no vēja riteņa uz ģeneratoru. Pārnesumkārbai ir jāpalielina ātrums attiecībā pret.

Vērtību 2,8 sauc par pārnesuma attiecību. Izmantojot šo attiecību, tiek noteikts pārnesumkārbas zobratu skaits. Piemēram, ja pieņemam, ka uz ģeneratora vārpstas uzstādītajam zobratam ir 16 zobi, tad piedziņas zobratam, kas atrodas uz vēja riteņa vārpstas, vajadzētu būt

Ātrgaitas vēja riteņiem ir ļoti būtisks trūkums, proti, tie slikti ieslēdzas, tāpēc tie var sākt strādāt tikai pie liela vēja ātruma.

Daudzi iesācēju vēja inženieri domā, ka jo lielāks ir vēja rata lāpstiņu skaits, jo vairāk tas attīstīs jaudu. Šī ideja ir nepareiza. Divi vēja riteņi, mazas lāpstiņas un vairāku lāpstiņu, ar vienlīdz labi uzbūvētiem asmeņiem un vienāda diametra slaucītās virsmas attīstīs tādu pašu jaudu. Tas izskaidrojams ar to, ka, tā kā tie ir vienlīdz labi izpildīti, tad to vēja enerģijas izmantošanas rādītāji būs vienādi, tas ir, tie nodos vienādu enerģijas daudzumu darba mašīnai. Abiem vēja riteņiem ienākošās vēja enerģijas daudzums ir vienāds, jo to slaucītās virsmas ir vienādas. Kas attiecas uz apgriezieniem, jo ​​mazāk lāpstiņu, jo lielāks ātrums, ja tiem ir vienāds platums uz abiem vēja riteņiem; citiem vārdiem sakot, jo mazāka ir slaucamo virsmu veidojošo asmeņu kopējā virsma, jo lielāks ir apgriezienu skaits.

Kā noteikt paštaisītu vējdzirnavu (vēja ģeneratora) spārnu izmērus noteiktai jaudai

Vēja ģeneratora lāpstiņu aprēķins

Par propellera vējdzirnavu optimālo uzbrukuma leņķi

Vēja turbīnu aprēķināšanas metodēs ir ieteikums iestatīt trieciena leņķi, pie kura tiek sasniegta maksimālā lāpstiņas aerodinamiskā kvalitāte. Tie. Tiek piedāvāts no koordinātu sākuma konstruēt pieskares polārajai pieskarei, un vējdzirnavu aprēķināšanai par sākotnējām ņemt pieskares punkta koordinātas. Visticamāk, tiek domāta līdzība ar aviāciju, kur, palielinoties pacēluma un pretestības attiecībai, palielinās lidmašīnas slīdēšanas ilgums. Vai arī ir ieteicams izmantot asmeņus ar maksimālu pacēlumu. Vēja turbīna darbojas saskaņā ar dažādiem likumiem.

Rīsi. 1 Aerodinamiskie spēki vēja turbīnā

1. attēlā parādīta diagramma par aerodinamisko spēku ietekmi uz asmeni. Vēja ātrums, tuvojoties vējdzirnavām, palēninās par noteiktu daudzumu a, kas saskaņā ar Žukovska (Betz) teoriju ir vienāds ar 2/3 un pēc Sabiņina teorijas ir 0,586. Asmeņu riņķveida kustība dod papildu ātruma komponenti, ko var atrast, ja uzskatām, ka asmeņi ir nekustīgi un gaiss kustas pretējā virzienā. Šīs divas sastāvdaļas tiek pievienotas saskaņā ar trijstūra likumu un iegūst kopējo plūsmas vektoru vēja riteņa plaknē. Ātruma leņķi ψ nosaka attiecība a / Z, un tas nav atkarīgs no vēja ātruma:

Šeit un zemāk visi aprēķini tiek veikti asmens galam. Citām sekcijām Z visur formulās jāaizstāj ar izteiksmi Zr / R, kur Z ir ātrums, kas noteikts kā vēja ātruma attiecība pret lāpstiņas gala ātrumu; R – vējdzirnavu rādiuss; r – izvēlētā posma rādiuss.

Ātruma leņķis ψ ir trieciena leņķa α un lāpstiņas uzstādīšanas leņķa β summa. Uzbrukuma leņķi nosaka lāpstiņas īpašības, tāpēc, ņemot vērā vējdzirnavu ātrumu, ir iespējams padarīt lāpstiņu aprēķināšanas uzdevumu nepārprotamu.

Plūsma, kas plūst uz asmeni, izraisa divus spēkus: pretestības spēku X, kas vērsts pret plūsmu, un pacelšanas spēku Y, kas ir perpendikulārs tai.

C X , C Y – pretestības un pacēluma koeficienti;

ρ – gaisa blīvums;

S – asmens elementa laukums;

V uzbērums – iebrukuma vektora lielums, kas savukārt ir vienāds ar:

Pēdējais termins iekavās ir ļoti mazs, un ātrgaitas vējdzirnavās ienākošais ātrums ir gandrīz vienāds ar asmeņa perifēro ātrumu.

Riņķveida spēku iegūst kā starpību starp pacelšanas spēka projekciju un pretestības projekciju uz rotācijas plakni.

Izteiksmi pēdējās iekavās var saukt par aerodinamisko apkārtmēra spēka koeficientu vai īsumā par apkārtmēra koeficientu

Vējdzirnavu jauda ir perifērā spēka un perifērā ātruma reizinājums.

Šī formula nenorāda vējdzirnavu jaudu, bet gan lāpstiņas elementa jaudu, kas atrodas galā. Vējdzirnavu jaudu aprēķina, integrējot pa rādiusu, taču raksta mērķis ir cits.)

Aplūkosim lāpstiņas polu 2. att.

Rīsi. 2 Riņķveida spēka koeficienta atrašana.

Uzzīmēsim polāram pieskares OA. Un izveidosim ātruma līniju OZ, ko dod vienādojums

Tie. ātruma taisne veido ātruma leņķi ψ ar Cy asi, par ko tika runāts iepriekš.

OB ir vienāds ar pacēluma lielumu punktā A. Tāpēc:

Leņķis ABD ir vienāds ar leņķi ψ, un hipotenūza AB ir pretestības koeficients punktā A. Tāpēc kāja BD ir vienāda ar:

Segments DE ir divu segmentu atšķirība

Rezultāts ir tāda pati izteiksme kā vējdzirnavu jaudas formulā. Visas pārējās sastāvdaļas jaudas formulā ir dotas, tāpēc jaudu nosaka šis segments jeb, citiem vārdiem sakot, attālums no OZ ātruma līnijas līdz darba punktam. No grafika ir skaidrs, ka koeficients Ccr ir maksimālais ātruma līnijas Z’ saskares punktā ar polāro, nevis maksimālās aerodinamiskās kvalitātes punktā. Tāpēc, iestatot ātrumu un uzbūvējot ātrgaitas līniju, jūs varat skaidri analizēt vējdzirnavu darbību.

TsAGI profils R -ll-12

Attēlā 3. attēlā parādīts TsAGI P-ll-12 profils, kas salīdzinājumam uzlikts vēja turbīnās populārajam profilam CLARK – Y. TsAGI P-ll-12 profila polaritāte 5. paplašinājumam ir parādīta 5. attēlā. 4

Rīsi. 3 TsAGI profili R-ll-12 un CLARK – Y

Kreisajā pusē esošais polārs ir parādīts tā parastajā formā ar dažādām skalām gar koordinātu asīm. Labajā polārajā, uzzīmētas vienā mērogā, tiek izgatavotas vienādas konstrukcijas. Ātrgaitas taisne pie Z = 2 nodrošina maksimālo apkārtmēra koeficientu 16° trieciena leņķī. Maksimālās pacelšanas un pretestības attiecības punkts tiek sasniegts 2 grādu uzbrukuma leņķī. Šajā brīdī apkārtmēra koeficients ir aptuveni trīs reizes mazāks nekā optimālajā punktā. Protams, vējdzirnavās var izvēlēties 2 grādu darba uzbrukuma leņķi. Vēja turbīnas jauda ir atkarīga no vēja enerģijas. Līdz ar to trīs reizes samazinājušās apkārtmēra koeficients būs jākompensē, trīs reizes palielinot asmens hordu. (Tiek uzskatīts idealizēts gadījums) Kvadrātveida lāpstiņas tilpums palielināsies 9 reizes. Palielinoties laukumam, palielinās berzes zudumi. KIJAVA krīt. Lāpstiņas pagarinājums samazinās un palielinās tā induktīvā pretestība. Maksimālās aerodinamiskās kvalitātes punktā vējdzirnavas ir labāk koordinētas pēc gaisa bremzēšanas pakāpes vējdzirnavu plaknē un apkārtmēra spēka lieluma. Koordinācija palielina KIEV. Tāpēc aprēķins jāveic, ņemot vērā visus faktorus. Šeit tiek ņemta vērā tikai apkārtmēra koeficienta vērtība un asmens platums, kas tieši ir atkarīgs no tā.

4. att. TsAGI profila polāri R-ll-12

Palielinoties ātrumam, optimālais punkts (pie minimālā lāpstiņas platuma) tuvojas maksimālās aerodinamiskās kvalitātes punktam. Ar ātrumu 6 un uzbrukuma leņķi 8°, pastiprinājums apkārtmēra koeficientā un līdz ar to arī lāpstiņu platumā salīdzinājumā ar 2° ir 1,5 reizes. Bet no polu analīzes izriet, ka pie lielām ātruma vērtībām ir lietderīgi izvēlēties darbības punktu, kas ir zemāks gar polu. Ja avārijas režīmā nav pietiekami daudz slodzes vai nav slodzes, vējdzirnavas uzņem ātrumu un pārslēdzas. Ātruma leņķis samazinās, un, tā kā uzstādīšanas leņķis neregulētās vēja turbīnās paliek nemainīgs, uzbrukuma leņķis samazinās. Darbības punkts nobīdās uz leju, un ātruma līnija tuvojas polaritātei. Pie zināma ātruma apkārtmēra koeficients kļūs nulle. Šī momenta (robežvērtības Z) iestāšanās atdalīšanas laikā ir atkarīga no darbības punkta sākuma stāvokļa. Jo zemāks ir izvēlēts sākuma punkts, jo mazāku izkliedēšanas ātrumu vējdzirnavas iegūs. Bet šis apgalvojums ir jāpārbauda praksē.

Konstruējot ātrgaitas taisni Z = 6, skaidri redzams, ka polārais uzbrukuma leņķu diapazonā no 3 līdz 12 grādiem iet gandrīz paralēli ātrgaitas taisnei. Tas izskaidro faktu, ka dažādu teoriju un koncepciju izmantošana vēja turbīnu aprēķināšanā praktiski neietekmē projektētās ātrgaitas vēja turbīnas darbību.

Asmeņu daļas, kas atrodas tuvāk asij, pārvietojas lēnāk nekā ārējās, tāpēc to ātruma taisnes atrodas zemākas. Iekšējām sekcijām ir optimālais punkts, t.i. Maksimālā apkārtmēra koeficienta vērtība ir pie lieliem trieciena leņķiem, tāpēc tiek samazināts tehniski sarežģīto asmeņu uzstādīšanas leņķis un pagrieziens.

Ātruma līniju konstruēšanas rezultātā tiek iegūta optimālu punktu saime dažādiem ātrumiem. Kurš no šiem punktiem ir optimālākais? Kādam ātrumam vajadzētu dot priekšroku? Vējdzirnavu jaudas formulā ātrums Z ir iekļauts trešajā pakāpē, un apkārtmēra koeficients ir iekļauts pirmajā. Tāpēc, reizinot apkārtmēru koeficientus ar atbilstošajiem ātruma kubiem, iegūstam maksimumu virkni, no kuras var izvēlēties maksimumu. Maksimums-maksimums ir aptuveni puse no pacelšanas un pretestības attiecības lielā ātrumā

Šeit K ir maksimālā Cy/Cx attiecība. Aplūkojamajam profilam maksimums notiek 2 grādu uzbrukuma leņķī un ir vienāds ar 24.

Šim lāpstiņam ir pacelšanas un pretestības attiecība 24, tāpēc maksimālais-maksimums būs aptuveni Z = 10. Šis aprēķins ir aptuvens, lai saprastu lieluma secību.

Apkārtmēra koeficientu nav iespējams konstruēt, izmantojot kreiso grafiku 4. attēlā. Gar asīm ir dažādas skalas, taisnie leņķi ir izkropļoti un garumi ir deformēti. No labās diagrammas to var noteikt

pie Z = 2 reizinājums Z3Cab ir vienāds ar:

Tie. ar ātrumu Z = 10, lāpstiņu platums galā samazinās par 2,3 reizes, salīdzinot ar diezgan ātrgaitas dzenskrūvi Z = 6.

Ļaujiet man vēlreiz vērst jūsu uzmanību uz to, ka maksimālais-maksimālais punkts dod minimālo asmeņu platumu, nevis maksimālo jaudu. Jaudu nosaka vējš. Un jaudu nosaka arī zaudējumi, t.i. KIEV vēja turbīnas, kuras šeit netiek apskatītas.

Programma – Vēja ģeneratora projektēšana un verifikācijas aerodinamiskie aprēķini – fails TEHNISKAIS PĀRSKATS.doc

TEHNISKAIS PĀRSKATS.doc

Vēja ģeneratora lāpstiņas aerodinamisko raksturlielumu aprēķins un tā ģeometrisko parametru noteikšana.

B – asmeņu skaits

Ziņojumā ir sniegti vēja riteņa lāpstiņas un vēja turbīnas kopumā aerodinamisko raksturlielumu aprēķinu rezultāti. Tiek parādīti asmeņa ģeometriskie raksturlielumi.

^ 1. Sākotnējie dati aprēķinam.

Paredzamais vēja ātrums V=12 m/s.

No šīs klases vēja ģeneratoru izveides pieredzes relatīvā ātruma vērtība ir 6...8 robežās. Vēja enerģijas izmantošanas koeficients (jeb jaudas koeficients Cp) esošajiem vēja ģeneratoriem ir robežās no 0,43...0,47. Asmens gala ātrums ir robežās līdz 80…100 m/s. Šis ierobežojums ir saistīts ar aerodinamisko troksni un asmeņa erozīvo nodilumu. Kā vēja ģeneratora lāpstiņu sekciju aerodinamisko profilu varam izmantot šobrīd plaši izmantoto NACA 44100 sērijas profilu. Lamināro profilu izmantošana ļauj iegūt augstāku veiktspēju, bet ievērojot augstu ražošanas precizitāti, lāpstiņas virsmas piesārņojuma neesamību, strukturālo vibrāciju un vēja plūsmas turbulences neesamību. Iepriekš minēto nosacījumu neievērošana samazina vēja ģeneratoru ar lamināro lāpstiņu profilu veiktspēju par 25...30%.

Relatīvais ātrums =7.

^ 1. tabula. NACA 44100 profila koordinātas.

Kur: – jauns relatīvais profila biezums.

Relatīvais ātrums (ātrums) =7.

2. attēls. Vēja riteņa jauda un apgriezieni atkarībā no vēja ātruma (=7).

Kā redzams no aprēķinu rezultātiem, projektētais vēja ritenis atbilst sākotnējo datu prasībām un šīs klases vēja turbīnu veidošanas praksei.

Lāpstiņas ģeometrija ir veidota šādi. Rotora griešanās virziens ir pretēji pulksteņrādītāja virzienam, skatoties vēja virzienā. Sekciju uzstādīšanas leņķi ir norādīti no rotācijas plaknes. Pozitīva vērtība ir pret vēja virzienu (3. attēls).

Iegūtie asmens ģeometrijas dati ir parādīti 2. tabulā

Elektroniskā veidā dati asmens ģeometrijas konstruēšanai tiek uzrādīti failos:

VG100.scr – programmas skripta fails (vai skripta fails).

VG100.dwg ir asmens modelis, kas iebūvēts programmā AutoCAD (4. attēls), pamatojoties uz datiem no faila VG100.scr.

VG100.CATPart — asmens modelis, kas iebūvēts CATIA (5. attēls)

4. attēls. Asmens rāmja modelis.

1. Patriks Dž. Moriartijs, AeroDyn teorijas rokasgrāmata , Nacionālā atjaunojamās enerģijas laboratorija, 2005. gada decembris NREL/EL-500-36881.

2. John Wiley & Sons, Wind Energy Explained — teorija, dizains un pielietojums,

3. E. M. Fatejevs, Vēja dzinēji un vēja turbīnas, OGIZ-SELKHOZGIZ, M., 1948. gads.

4. H. Pigo, Vēja turbīnu lāpstiņu aprēķins, 2000.g.

5. G. Glauerts, Spārnu un propelleru teorijas pamati, Valsts zinātniski tehniskais institūts, 1931.g.

6. E. Makarovs, Inženieraprēķini programmā Mathcad 14, PETER, 2007

TEHNISKAIS PĀRSKATS - Programma - Vēja ģeneratora projektēšana un verifikācijas aerodinamiskie aprēķini - TEHNISKAIS

Ļoti bieži cilvēki maldās, ka vairāku lāpstiņu dzenskrūves ir paredzētas vājam vējam, bet trīs vai divas lāpstiņas ir spēcīgam vējam. Un daudzi uzskata, ka vājam vējam efektīvāks ir vairāku lāpstiņu dzenskrūve, jo ir daudz lāpstiņu, tādējādi tiek palielināts vilces spēks, vairāk vēja tiek noklāts ar lāpstiņām, lielāks griezes moments un līdz ar to jauda, ​​bet tas nav tātad. Lielāka asmeņu skaita dēļ starta griezes moments ir lielāks, tādēļ, ja ģeneratoram ir spēcīga magnētiskā pielipšana, tad kaut kas ir jādara, lai palielinātu palaišanas griezes momentu, un parasti tas ir asmeņu pievienošana.

Vispirms iedomāsimies vienu asmeni un fiziskos faktorus, kas uz to iedarbojas. Asmenim ir vērpjot, leņķi attiecībā pret vēja plūsmu, un vējš, kas uz to sliecas, liek asmenim kustēties zem spiediena (saspiest uz priekšu pa griešanās asi). Bet asmens, pārvietojoties savā plaknē, pārvar blīvās gaisa plūsmas frontālo pretestību. Šī plūsma palēnina asmeni, neļaujot tam iegūt lielāku ātrumu, un jo lielāks ātrums, jo lielāka ir aerodinamiskā pretestība.

Ja ir vairāk nekā viens, divi vai trīs, vai 12 lāpstiņas, tad visu lāpstiņu aerodinamiskā pretestība nepaliek vienāda ar vienu, tā summējas, zudumi summējas kopā un dzenskrūves ātrums krītas. Daudz enerģijas tiek iztērēts tikai griežoties. Turklāt garāmbraucošie lāpstiņas stipri traucē plūsmu, to griežot, no tā aizmugures lāpstiņas saņem vēl lielāku pretestību un atkal tiek izniekota vēja paņemtā jauda un ātrums samazinās. Tieši uz apgriezieniem tiek tērēta liela daļa no vēja ņemtās jaudas.

Tāpat, kad riņķī ir vesels lāpstiņu mežs, vējam kļūst grūtāk izgāzties caur dzenskrūvi. Vēja ritenis aizkavē vēja plūsmu, dzenskrūves priekšā veidojas gaisa "vāciņš", un jaunas vēja daļas, kas saskaras ar šo "vāciņu", tiek izkaisītas uz sāniem. Jūs zināt, kā vējš liecas ap šķēršļiem, tāpēc propelleris ir kā ciets vairogs vējam.

>

Taču daudzi domās, jo vairāk lāpstiņu, jo vairāk enerģijas var paņemt no vēja laika vienībā, taču arī tā nav taisnība, šeit svarīgs ir nevis lāpstiņu skaits, bet gan dzenskrūves ātrums un ātrums. Piemēram, 6 asmeņi, teiksim, pie 60 apgr./min veiks vienu apgriezienu, palaižot garām vēja kubu un atņemot no tā noteiktu enerģijas daļu, un 3 asmeņi veiks divus apgriezienus vienā un tajā pašā laikā un atņems tikpat daudz. enerģijas. Ja jūs vēl vairāk palielināsit ātrumu, tiks atņemta vairāk enerģijas. Nav svarīgi, cik asmeņu ir, viens vai desmit, jo viens asmens, kas griežas desmit reizes ātrāk, patērēs tikpat daudz enerģijas kā desmit lēni rotējoši asmeņi.

Vēja rata ātrums.

Tāpat, jo ātrāk kustas asmens, jo vairāk mainās vēja uzbrukuma leņķis uz asmeni. Iedomāsimies, ka sēdi mašīnā un sniegs sit pie sāna loga, bet, sākot braukt, sniegs jau sitīsies pret vējstiklu, un, uzņemot ātrumu, sniegs jau sitīsies tieši pret vējstiklu, lai gan apstājoties atkal sniegs no sāniem. Tāpat, kad asmens uzņem ātrumu, vējš to sitīs citā leņķī. Tāpēc asmens gals ir izgatavots tikai par 2-5 grādiem, jo, kad tas paātrinās, tas sasniegs optimālo vēja uzbrukuma leņķi un atņems maksimāli iespējamo enerģiju. Lāpstiņas vidū ātrums ir divas reizes mazāks, tāpēc leņķis ir divreiz lielāks, 8-12 grādi, un saknē tas ir vēl lielāks, jo tur ātrums ir vairākas reizes mazāks.

>

Ātrgaitas dzenskrūvēm ar mazām lāpstiņām leņķi ir mazāki. Piemēram, trīs lāpstiņu dzenskrūvēm parastais ātrums ir aptuveni Z5, tas ir, dzenskrūvei ir maksimālā jauda, ​​kad tas griežas ar ātrumu, kas ir piecas reizes lielāks par vēja ātrumu. Šajā gadījumā lāpstiņas galam ir aptuveni 4 grādi, vidus 12 grādi, bet saknei aptuveni 24 grādi.Ja ir seši asmeņi, tad ātrums ir divas reizes mazāks, kas nozīmē, ka leņķi ir divreiz lielāki. Nu, jo plānāks ir asmens un mazāks tā laukums, jo tas ir ātrāks un jo mazāka ir tā aerodinamiskā pretestība, tāpēc trim asmeņiem, ja tie ir plati, būs mazs ātrums, un sešiem vai divpadsmit plāniem, šauriem asmeņiem būs lielāks. ātrumu.

Rezultātā, piemēram, trīs lāpstiņu un sešu lāpstiņu dzenskrūvei mazā vējā būs vienāda jauda, ​​jo trīs lāpstiņas ar Z5 ātrumu vienā laikā veiks divreiz vairāk apgriezienu nekā sešas lāpstiņas ar Z2,5 ātrumu, kas nozīmē, ka viņi paņems tikpat daudz enerģijas no vēja. Bet stiprākā vējā sešu lāpstiņu dzenskrūve ievērojami zaudēs trīs lāpstiņu dzenskrūvei, jo trim lāpstiņām ir mazāka aerodinamiskā pretestība un tās spēs iegūt lielāku ātrumu, tādējādi strādājot ar lielāku vēju laika vienībā, jo jo ātrāk asmens kustas, jo vairāk spēka tas paņems no vēja.

Vienīgais pluss ir tas, ka jo vairāk lāpstiņu, jo labāks palaišanas griezes moments, un ja ģeneratoram ir magnētiskā pielipšana, tad vairāku lāpstiņu dzenskrūve iedarbināsies agrāk, bet griezes moments un jauda būs lielāka mazo lāpstiņu dzenskrūvēm.

Jā, un griezes moments, ātrgaitas dzenskrūvei uzņemot ātrumu, lāpstiņas leņķi kļūs optimāli vējam, kas faktiski plūst uz asmeni, un mēs zinām, ka reālais leņķis mainās atkarībā no pašas lāpstiņas ātruma un griezes moments būs lielāks, jo lāpstiņu pretestībā ir mazāks enerģijas zudums.

Turklāt vairāku lāpstiņu dzenskrūves ir smagākas, kas nozīmē, ka tās darbojas kā spararats. Ja ritenis ir uzņēmis apgriezienus, tad dzenskrūve pati uzglabā enerģiju un to ir grūtāk pēkšņi apturēt, taču arī tad, kad vējš pūš stiprāk, šis spararats tik un tā ir jāgriež, tāpēc daudzlāpstiņu dzenskrūves mazāk reaģē uz vēja stipruma izmaiņām. un īslaicīgas vēja brāzmas var pat nepamanīt. Un vieglie dzenskrūves var nodrošināt enerģiju pat no īsas vēja brāzmas. Tas ir skaidri redzams uz ampērmetra, kad novērojat strāvas stiprumu. Sešu asmeņu strādā maigāk, nav lielu strāvas pārspriegumu. Bet trīs lāpstiņas tiek galā ar katru brāzmu un adata ātri skrien šurpu turpu, bet tā ir enerģija, kas galu galā uzkrājas akumulatorā, un atsitiena atšķirība var būt ļoti ievērojama, īpaši brāzmainā vējā un ja masts ir uzstādīts zemu. kur vēja plūsma ir nemierīga.

Vēl viens faktors ir ātrums, vairāku lāpstiņu dzenskrūve nozīmē zema ātruma dzenskrūvi, kas nozīmē, ka ģenerators ir vienāds, tas nozīmē, ka ir vairāk ģeneratoru, vairāk magnētu, vairāk tinumu vadu, lielāks dzelzs svars un rezultātā cena ir daudz augstāks. Un ģenerators parasti ir visdārgākā vēja ģeneratora daļa. Un apgriezieniem ir vissvarīgākā loma, jo jo lielāks ir dzenskrūves ātrums pie tāda paša vēja ātruma, ģenerators ražos vairāk jaudas, un tad, ja nav pietiekami daudz apgriezienu, tad vai nu ģenerators ir lielāks un jaudīgāks, vai arī var reizinātājs. jāizdomā.

Bet visur ir savi, bet, protams, lētākie un efektīvākie viena lāpstiņas dzenskrūves, bet tos vajag izgatavot ļoti precīzi un sabalansēt, viss ir jāaprēķina, lāpstiņas aerodinamikai jābūt ideālai, pretējā gadījumā vibrācijas un dzenskrūves sitiens, un tad vējdzirnavas, kas izjuks, ir garantētas. Principā tāpēc gandrīz neviens pat neražo rūpnīcā ražotas viena lāpstiņas vējdzirnavas. Trīs lāpstiņu dzenskrūves izrādījās optimālākas, tās nav tik ātrgaitas, tāpēc zināma dzenskrūves nelīdzsvarotība nav problēma, taču arī apgriezieni ir lieli, kas nozīmē, ka ģenerators ir lētāks.

Tomēr ātrgaitas lāpstiņām ir nepieciešama pareiza aerodinamika, pretējā gadījumā visa efektivitāte var ievērojami samazināties. Tāpēc mājās bieži vien ir vienkāršāk, kaut arī dārgāk, izgatavot jēlas, lielas, neefektīvas, bet viegli izgatavojamas vējdzirnavas, tās bez aprēķiniem uzlabot, pārtaisīt un vēlreiz pārtaisīt un visbeidzot vai nu iegūt zināšanas. un novest visu līdz galam, vai atmest un teikt, ka tas viss ir muļķības, es nopirku no ķīniešiem un neuztraucieties, jūs joprojām nevarat uztaisīt to labāk kā rūpnīcā, jūs vienkārši iztērēsit savu naudu .