Shamol elektr stantsiyalari ikkita asosiy xususiyatga ko'ra tasniflanadi: shamol g'ildiragining geometriyasi va shamol yo'nalishiga nisbatan uning holati.
Voqea sodir bo'lgan shamol oqimining qarshiligi geometrik plomba deb nomlangan parametr bilan tavsiflanadi va pichoqlarning proektsion maydonining ular orqali oqib tushadigan maydonga perpendikulyar bo'lgan tekislikdagi nisbati bilan tengdir. Shunday qilib, masalan, bir xil pichoqlar bilan, to'rt pichoqli g'ildirak ikki pichoqdan ikki baravar ko'proq geometrik plomba bilan ajralib turadi.
Shamol g'ildiragini katta geometrik to'ldirish bilan ishlaydigan shamol turbinalari nisbatan kuchsiz shamol bilan sezilarli kuch hosil qiladi va maksimal quvvat past g'ildirak tezligida erishiladi.
Kichkina to'ldirilgan shamol turbinalari yuqori tezlikda maksimal quvvatga erishadilar va uzoqroq vaqt bu rejimga o'tadilar. Shuning uchun birinchi qurilmalar, masalan, suv nasoslari sifatida ishlatiladi, va hatto zaif shamollarda ham ular ishlamoqda, ikkinchisi yuqori tezlikni talab qiladigan joylarda elektr generatorlari sifatida ishlatiladi.
Shamol turbinalarining asosiy navlari sek. 15.
Ular ikki guruhga bo'lingan:
Gorizontal aylanish o'qiga ega shamol turbinalari (b ÷ d);
Vertikal aylanishli shamol turbinalari (aylanadigan: avar (a) va ortogonal (e)).
Qanotli shamol turbinalarining turlari faqat pichoqlar sonidan farq qiladi.
Vane shamol turbinalari. Havo oqimi qanot pichog'ining aylanish tekisligiga perpendikulyar bo'lganida, eng katta samaraga erishadigan qanotli shamol turbinalari uchun avtomatik aylanish o'qi aylanish moslamasi talab qilinadi. Buning uchun stabilizator qanoti ishlatiladi. Karusel shamol turbinalari o'zlarining pozitsiyalarini o'zgartirmasdan shamolning istalgan yo'nalishi bo'yicha ishlashi mumkin bo'lgan afzalliklarga ega.
Qanotli shamol turbinalarida shamol energiyasidan foydalanish koeffitsienti aylanuvchilarnikiga qaraganda ancha yuqori. Shu bilan birga, karuselda ancha katta moment mavjud. Bu nol nisbiy shamol tezligida aylanadigan pichoq agregatlari uchun maksimaldir.
Qanotli shamol turbinalarining tarqalishi ularning aylanish tezligining qiymati bilan izohlanadi. Ular to'g'ridan-to'g'ri elektr tok generatoriga multiplikatorsiz ulanishi mumkin. Ko'paytirgich generator generatorining aylanish tezligini oshiradigan vites qutisi. Qanotli shamol turbinalarining aylanish tezligi qanotlar soniga teskari proportsionaldir, shuning uchun uchdan ortiq pichoqli qurilmalar deyarli ishlatilmaydi.
Aylanadigan shamol turbinalari. Aerodinamikadagi farq aylanma yo'llar an'anaviy shamol tegirmonlariga ustunlik beradi. Shamol tezligining oshishi bilan ular tortishish tezligini oshiradilar, shundan so'ng aylanish tezligi barqarorlashadi. Karusel shamol tegirmonlari sekin ishlaydi va bu oddiy elektr zanjirlaridan, masalan, asenkron generator bilan, tasodifiy shamol esayotganida avariya xavfisiz foydalanish imkonini beradi. Sekin tezlikni cheklovchi bitta talab qo'yiladi - past tezlikda ishlaydigan ko'p kutupli generatordan foydalanish. Bunday generatorlar keng tarqalgan emas va ko'paytirgichlardan foydalanish ikkinchisining past samaradorligi tufayli samarasiz.
Karusel dizaynining yana bir muhim afzalligi shundaki, "shamol esayotgan joyni" qo'shimcha fokuslarsiz kuzatib borish, bu sirtni oqadigan oqimlar uchun juda muhimdir. Qaytib shamol turbinasi eng oson ishlaydi. Uning dizayni shamol turbinasini ishga tushirishda maksimal momentni va ish paytida maksimal aylanish tezligini avtomatik ravishda tartibga solishni ta'minlaydi. Yuk ko'tarilganda, aylanish tezligi pasayadi va moment to'liq to'xtaguncha ortadi.
Ortogonal shamol turbinalari. Ortogonal shamol turbinalari katta energiya uchun eng istiqbolli hisoblanadi. Bugungi kunda ortogonal shamol turbinalarini ishlatishda ma'lum qiyinchiliklar mavjud, ulardan biri ularni ishga tushirish muammosidir.
Ortogonal qurilmalarda subsonik samolyotda bo'lgani kabi xuddi shu qanotli profil ishlatiladi (e-rasm, 15-rasmga qarang). Samolyot qanotning ko'taruvchi kuchiga "suyanishdan" oldin yugurishi kerak. Ortogonal o'rnatish ham xuddi shunday. Birinchidan, siz unga energiya olib kelishingiz kerak - uni ochib, ma'lum aerodinamik parametrlarga etkazishingiz kerak va shundan keyingina u vosita rejimidan generator rejimiga o'tadi.
Ko'pchilik shamol energiyasiga qiziqishmoqda. Bu qiziqishning sabablari boshqacha: kimdir uchun bu uyni elektr energiyasi bilan ta'minlashning kam imkoniyatlaridan biridir; kimdir shamol tegirmonini zaxira quvvat manbai sifatida ko'radi; boshqalari markaziy elektr tarmoqlaridan to'liq mustaqillikni xohlashadi. Bugungi kunda bunday imkoniyat bor - saytga shamol generatorini va juda murakkab bo'lmagan yordamchi uskunalarni o'rnatish kerak. Biroq, oldindan bilish kerak bo'lgan ba'zi nuances bor.
Kinetik shamol energiyasi ham elektr, ham mexanik yoki issiqlik energiyasiga aylantirilishi mumkin. Shunday qilib, shamol yordamida nafaqat uyni elektr energiyasi bilan ta'minlash, balki, masalan, shamol oqimining kinetik energiyasini elektr energiyasiga oraliq o'zgartirmasdan quduqdan suvni ko'tarish mumkin.
Ushbu yoki boshqa holatda shamol energiyasini o'rnatish moslamasi, shu jumladan energiya konvertori va batareya bilan jihozlangan shamol dvigateliga ehtiyoj seziladi. Quvvat konvertorlari elektr generatorlari, gidravlik nasoslar, kompressorlar bo'lishi mumkin. Masalan, shamol elektr stantsiyasi faqat sug'orish uchun xizmat qilsa, avval elektr energiyasini olishning ma'nosi yo'q, keyin uni elektr nasoslaridan foydalanish. Energiya transformatsiyasining qo'shimcha aloqasi shamol energiyasini o'rnatish samaradorligini pasaytiradi. Iqtisodiy amaliyotda asosan ikkita turdagi transduserlar ishlatiladi - elektr va mexanik (suvni quyish uchun). Birinchi holda, biz iste'molchilar tomonidan ishlatiladigan elektr energiyasining to'planishi haqida gapiramiz; ikkinchidan, tomchilatib sug'orish tizimlarida, purkagichlarda, maishiy suv ta'minoti tizimlarida zarur bosimni ta'minlaydigan shamol nasoslarida.
Shamol turbinalarining turlari
Har qanday shamol turbinasida pichoqlar mavjud bo'lib, ular suzib ketayotganda shamol oqimining kinetik energiyasini oladi. Ushbu pichoqlarning shakli va shamol g'ildiragining dizayni har xil bo'lishi mumkin. Shamol turbinalarining uchta asosiy turi mavjud: vane (pervanaga o'xshash), qaytib (aylanadigan) va baraban. Aylanish o'qi gorizontal holda joylashgan shamol g'ildiragining eng keng tarqalgan qanotli ishchi jismlari. Ularning ulushi shamol turbinalari umumiy sonining kamida 90% ni tashkil qiladi.
Aynan shunday "shamol tegirmonlari" Evropada va ayniqsa Gollandiyada topilishi mumkin. O'tgan asrning o'rtalarida boshlangan ushbu mamlakatning shamol energetikasi loyihalari allaqachon ko'p marta o'zlari uchun pul to'lagan. Shamol elektr stantsiyasi uni o'rnatish va texnik xizmat ko'rsatish xarajatlariga etarlicha elektr energiyasini ishlab chiqarishga qodir emas, degan fikrga qarshi, Gollandiyaning butun qishloqlarida ular faqat "shamol tegirmonlari" bilan oziqlanadi. Bitta kuchli shamol elektr stantsiyasi bir necha yuz (!) Kotteclarni to'liq elektr energiyasi bilan ta'minlashga qodir. Ushbu o'rnatmaning shamol turbinasi juda mustahkam va barqaror tuzilishga o'rnatiladi, u 15-20 metrga ko'milgan katta temir-beton plitalarga asoslanadi. U, daraxtning ildizi kabi, baland minorani ushlab turadi, uning ichida shamol turbinasiga xizmat ko'rsatishga imkon beradigan narvon mavjud. Stretch belgilari ishlatilmaydi.
Vane shamol turbinalari shamol g'ildiragi, boshi, yo'naltirish mexanizmi (dum) va minoradan (yoki mahkam - o'lchamiga qarab) iborat.
Shamol g'ildiragi birdan sakkizgacha yoki undan ko'p pichoqlar bilan jihozlanishi mumkin. Ularning soniga qarab, shamol turbinalari yuqori tezlikda (4 pichoqgacha), o'rtacha tezlik (4 ... 8 pichoq) va past tezlikda (8 pichoqdan) bo'linadi.
Boshi minoraning vertikal o'qi atrofida aylanishi uchun yaratilgan. Uning shakli shamol turbinasining kuchi va maqsadiga bog'liq - o'z navbatida, uzatish tizimini, uning dizayni va bosqichlarning sonini aniqlaydigan omillar.
Quyruq ob-havo zanjiri printsipi bo'yicha ishlaydi va shamolda boshni aylantiradi. Uning sirt maydoni shamol g'ildiragi pichoqlarining aerodinamik parametrlariga bog'liq.
Minora shamol turbinasini shamolning bosimini kamaytiradigan barcha to'siqlardan yuqoriga ko'taradi, shuningdek pichoqlarning aylanish xavfsizligini ta'minlaydi. Shamol tezligi 35-45 m / s dan oshganda, tormoz tizimi ishga tushirilib, shamol turbinasini butunlay to'xtatadi.
Qanotli shamol g'ildiragining pichoqlari soni shamol energiyasini o'rnatish moslamasini o'rnatish joyida shamolning o'rtacha tezligiga bog'liq. Ochiq maydonlarda, dengiz va okean qirg'oqlarida kichik qanotli shamol motorlari ishlatiladi, ularning ishga tushirilishi uchun minimal shamol tezligi 5-8 m / s ni tashkil qiladi. Bular yuqori samaradorlikka ega shamol turbinalarini loyihalashda eng sodda, ammo juda ko'p shovqin yaratadi.
Shamol tezligi kamdan kam 5 m / s dan oshadigan joylarda, qoida tariqasida, ko'p pichoqli shamol turbinalarini o'rnatish tavsiya etiladi. Ular deyarli jimgina ishlaydi, ammo past loblilarga qaraganda samarasi past; Bundan tashqari, ko'p pichoqli shamol turbinalarini ishlab chiqarish ko'proq materiallarni oladi, chunki ish paytida ushbu turdagi shamol turbinasi gyroskopik yuklarni ko'paytiradi.
Aylanadigan shamol turbinalari (ular karuseldir) shuningdek oddiy dizaynga ega, ammo samaradorligi ancha past - maksimal 18%. Ularni ishlatish muammosi, ular kamdan-kam uchraydigan ko'p generatorli elektr generatorlaridan foydalanishlari bilan bog'liq. Aylanadigan shamol turbinalari yelkan kabi ishlaydigan vertikal aylanish va pichoqlarga ega. Ushbu turdagi shamol turbinasining afzalliklaridan biri bu yo'naltirish mexanizmining etishmasligi. Vertikal aylanish o'qi minora balandligida aylanadigan shamol g'ildiragidan xavfsiz foydalanish imkonini beradi. Bunday shamol turbinalari past shamol tezligida boshlanadi va shovqin qilmaydi. Rotorli shamol turbinalarining asosiy kamchiligi shamolning kam sarflanishi, chunki pichoqlarning faqat bir qismi doimiy ravishda ish bilan shug'ullanadi; qolganlari shamol qarshiligini engib o'tishadi yoki undan soyabon bilan o'ralgan (qoplama).
So'nggi o'n yillikda shamol energiyasi qurilmalari (shamol turbinalari) bozori, asosan, mulk va fermalarda qo'llanilishi mumkin bo'lgan ixcham modellar bilan to'ldirildi. Ular kichik shamol tezligi 2,5 ... 3 m / s gacha va 6 ... 17 m balandlikda shamol turbinasini o'rnatish uchun mo'ljallangan, elektr energiyasining nominal miqdori hatto 6 ... 8 m / s tezlikda (shamol turbinasining aylanish tezligi 250 ... 300 r / m.) Ishlab chiqariladi.
Ish joyida shamol generatorlari
Shamol tezligi doimiy emas va shuning uchun konvertordan barqaror parametrlarga ega "toza" elektr energiyasini olish mumkin emas. Jeneratör, qoida tariqasida, 0 ... 56 V. kuchlanishni ishlab chiqaradi. Yaratilgan "iflos" energiya shamol turbinasi bilan jihozlangan batareyalarda to'planadi va bu tizimning uzluksiz ishlashini ta'minlaydi. Kuchli shamol paytida jihoz maksimal quvvat bilan ishlaydi va uni tinch yoki kam shamolda qoldirish uchun kelajakda foydalanish uchun quvvatni saqlaydi. Ko'pincha, quyosh panellari shamol turbinasi bilan birgalikda ishlatiladi, ular yozda, ayniqsa kuchli shamol bo'lgan paytda batareyalarni zaryadlashni ta'minlaydi.
Batareyalarning to'g'ridan-to'g'ri oqimlarini o'zgaruvchan tokka 220V / 50 Gts parametrlarga almashtirish uchun shamol turbinalari invertorlar bilan jihozlangan.
Eng yuqori yuklarni engish uchun shamol turbinalari dizel va benzin generatorlari kabi elektr energiyasining qo'shimcha manbalari, shuningdek (yordamchi sifatida) markazlashtirilgan elektr tarmoqlari bilan birlashtirilgan.
Alohida kam quvvatli shamol turbinalari asta-sekin arzon va samaraliroq bo'lmoqda. Shu bilan birga, ularni xususiy uylar va fermer xo'jaliklari uchun qo'llash istiqbollari oshmoqda. Masalan, chekka hududlardagi kottejlar uchun 20-50 kVt quvvatga ega avtonom shamol elektr moslamasi bo'lishi muhimdir, bu boshqa barcha manbalar bo'lmaganda asosiy elektr jihozlarining ishlashini kafolatlaydi.
Shamol nasoslari
Odamlar anchadan beri shamol yordamida suvni chuqurlikdan ko'tarishni o'rganishgan, ammo bugungi kunda bu usul, ayniqsa, elektr energiyasi manbalari mavjud bo'lmagan joylarda unutilmagan. Ixtiro g'oyasi oddiy - suv nasosini haydash uchun shamol energiyasidan foydalanish.
Eng keng tarqalgan shamol nasoslari AQShda edi. Bir paytlar ular mamlakat iqtisodiyotining taqdirini hal qilishgan va bugungi kunda ular Amerika ranchosining an'anaviy turiga xos diniy binoga aylangan.
Sovet Ittifoqidan keyingi davrda shamol nasoslari juda kam uchraydi, garchi 80-yillarning o'rtalarida bog 'va bog' ko'tarilishida ularning mashhurligi oshgan. Majburiy holatlar. Hozirgi vaqtda unutilgan "Papatyalar" va "Kova" ga o'tish uchun zarur shart-sharoitlar paydo bo'lmoqda, chunki sabzavot narxidagi elektr energiyasining ulushi yildan-yilga o'sib bormoqda.
"Camomile" shamol turbinasi "Vetroen" NPO tomonidan ishlab chiqilgan. Uning dastlabki rasmlari 1988 yilda "Model Designer" jurnalida chop etilgan, unda shamol nasosini mustaqil ishlab chiqarish bo'yicha qo'llanma ko'rsatilgan.
Ikkala birlik ham eng soddalashtirilgan dizaynga ega. Ular 8 m chuqurlikdan suvni singdirish uchun mo'ljallangan va shamol tezligidan 3 m / s tezlikda ishlaydi. "Kamomile" shamol g'ildiragi 12 pichoqqa ega va pompa diafragmasini shamol turbinasi tayanchidan vertikal tortish orqali kam mexanizmi yordamida boshqaradi.
Shamol tezligi 5 m / s tezlikda Romashka shamol nasosi 8 metr chuqurlikni soatiga 300 litr suvga ko'taradi va uni 10 metr balandlikka etkazishga qodir. Tomchilatib sug'orish tizimi bilan jihozlangan ushbu uskuna, agar suv havzasi yoki chuqurligi 8 metrgacha bo'lgan bo'lsa, uzoq joylarda bog'dorchilik ekinlarini etishtirish uchun haqiqiy imkoniyatni ta'minlaydi.
Barcha shamol motorlarining ishlash printsipi bir xil: shamolning bosimi ostida shamol g'ildiragi pichoqlar bilan aylanadi, uzatish tizimi orqali elektr energiyasini ishlab chiqaradigan generatorning miliga, suv nasosiga uzatadi. Shamol g'ildiragining diametri qanchalik katta bo'lsa, havo oqimi shunchalik ko'p bo'ladi va agregat ko'proq energiya ishlab chiqaradi.
Shamol tegirmonlarining an'anaviy tartibi - gorizontal aylanish o'qi bilan (3-rasm)) Kichik o'lcham va imkoniyatlarning birliklari uchun yaxshi echim. Pichoqlar uzunligi oshganda, bu tartibga solish samarasiz edi, chunki turli balandliklarda shamol turli yo'nalishlarda esadi. Bunday holda, jihozni nafaqat shamolda maqbul ravishda yo'naltirish mumkin emas, balki pichoqlarni yo'q qilish xavfi ham mavjud. Bundan tashqari, katta tezlikda harakatlanadigan katta o'rnatish pichoqlarining uchlari shovqin yaratadi. Biroq, shamol energiyasidan foydalanishda asosiy to'siq hali ham iqtisodiy bo'lib qolmoqda - qurilmaning kuchi kichik bo'lib qolmoqda va uni ishlatish xarajatlarining ulushi katta. Kam quvvatli qurilmalar energiya ishlab chiqarishni uch baravar qimmatga keltirishi mumkin.
3-rasm - shamol turbinasi
Mavjud shamol turbinasi tizimlari shamol g'ildiragi moslamasining sxemasiga va shamol oqimidagi holatiga ko'ra bo'linadi uch sinfga.
Birinchi sinf shamol turbinalarini o'z ichiga oladi, bunda shamol g'ildiragi vertikal tekislikda joylashgan; aylanish tekisligi shamol yo'nalishiga perpendikulyar va shuning uchun shamol g'ildiragining o'qi oqimga parallel bo'ladi. Bunday shamol turbinalari deyiladi qanotli.
Tezlik - pichoq uchining periferik tezligining (ωR) shamol V tezligiga nisbati:
|
Shamol dvigatellari, GOST 2656-44 bo'yicha shamol g'ildiragi turiga va tezligiga qarab uch guruhga bo'linadi (4-rasm):
High yuqori tezlikda ishlaydigan ko'p pichoqli, past tezlikda ishlaydigan shamol dvigatellari Zn£ 2;
Ø past tezlikda, past tezlikda ishlaydigan shamol dvigatellari, shu jumladan yuqori tezlikda ishlaydigan shamol tegirmonlari Zn> 2;
Ø past tezlikda, past tezlikda shamol motorlari, Zn³3.
4-rasm - Qanotli shamol dvigatellarining shamol g'ildiraklarining sxemalari: 1 - ko'p pichoqli; 2-4 - kichik lobli
Kimga ikkinchi nav shamol turbinasi tizimlarini o'z ichiga oladi shamol g'ildiragining vertikal o'qi bilan . Konstruktiv sxemaga ko'ra, ular guruhlarga bo'lingan:
- aylanadigan, ishlamaydigan pichoqlar ekran bilan qoplangan yoki shamolga qarshi chekkada joylashgan (5-rasm, 1-rasm);
- aylanadigansavonius shamol turbinalari.
Kimga uchinchi nav suv tegirmoni g'ildiragi printsipi bo'yicha ishlaydigan va chaqirilgan shamol tegirmonlarini o'z ichiga oladi baraban (5-rasm, 7-band ) . Ushbu shamol turbinalari uchun aylanish o'qi gorizontal va shamol yo'nalishiga perpendikulyar bo'ladi.
5-rasm - Shamol turbinalarining turlari: 1 - aylanma; 2-3 ko'p lobli; 4-5 - kam lobli; 6 - ortogonal; 7 - baraban
Aylanadigan va barabanli shamol turbinalarining asosiy kamchiliklari Shamol g'ildiragida shamol g'ildiragining ishchi yuzalarini joylashtirish tamoyiliga amal qiling:
1. G'ildirakning rotor pichoqlari havo oqimi yo'nalishi bo'yicha harakat qilayotganligi sababli, shamol yuki barcha pichoqlar ustida bir vaqtning o'zida harakat qilmaydi, lekin o'z navbatida. Natijada, har bir pichoq oraliq yukni boshdan kechiradi, shamol energiyasidan foydalanish koeffitsienti juda past va 10% dan oshmaydi.
2. Shamol g'ildiragi sirtlarining shamol yo'nalishi bo'yicha harakatlanishi katta inqiloblarni keltirib chiqarmaydi, chunki yuzalar shamoldan tezroq harakat qila olmaydi.
3. Havo oqimining ishlatilgan qismining o'lchamlari (supurish yuzasi) g'ildirakning o'lchamlari bilan solishtirganda kichik bo'lib, u o'z vaznini sezilarli darajada oshiradi, shamol turbinasining o'rnatilgan quvvat birligiga kiradi.
Aylanadigan shamol turbinalari ular o'zlarining pozitsiyalarini o'zgartirmasdan shamolning har qanday yo'nalishi bo'yicha ishlashlari mumkin bo'lgan afzalliklarga ega.
Savonius rotorli shamol turbinalarida shamol energiyasidan foydalanish darajasi eng yuqori 18%.
Vane shamol turbinalari karusel va barabanli shamol turbinalarining yuqoridagi kamchiliklaridan xoli. Ushbu qanot shamol turbinalarining asosiy afzalliklari qanotli shamol turbinalarining yaxshi aerodinamik fazilatlari, ularni yuqori quvvatda ishlab chiqarish qobiliyati, kuch birligiga nisbatan engil og'irlikdir.
1980 yilda qanotli shamol turbinalaridan tijorat maqsadlarida foydalanish boshlandi. So'nggi 14 yil ichida shamol turbinalarining kuchi 100 barobar oshdi: 80-yillarning boshlarida rotori diametri 20 m bo'lgan 20 ... 60 kVt dan 2003 yilgacha 100 m dan oshadigan rotor diametri 5000 kVtgacha (7.6-rasm).
Qanotli shamol turbinalarining turlari faqat pichoqlar sonidan farq qiladi.
Qanotli shamol turbinalari uchun, havo oqimi qanot pichoqlarining aylanish tekisligiga perpendikulyar bo'lsa, aylanish o'qini avtomatik ravishda aylantirish moslamasi zarur bo'lganda eng katta samaraga erishiladi. Buning uchun stabilizator qanoti ishlatiladi.
Vannali shamol turbinalari uchun shamol energiyasidan foydalanish koeffitsienti (4-rasm) aylanayotganlarga qaraganda ancha yuqori. Shu bilan birga, karuselda ancha katta moment mavjud. Bu nol nisbiy shamol tezligida aylanadigan pichoq agregatlari uchun maksimaldir.
Qanotli shamol turbinalarining tarqalishi ularning aylanish tezligining qiymati bilan izohlanadi. Ular to'g'ridan-to'g'ri elektr tok generatoriga multiplikatorsiz ulanishi mumkin. Qanotli shamol turbinalarining aylanish tezligi qanotlar soniga teskari proportsionaldir, shuning uchun uchdan ortiq pichoqli qurilmalar deyarli ishlatilmaydi.
Aerodinamikadagi farq karusel qurilmalariga an'anaviy shamol tegirmonlaridan ustunlikni beradi (7-rasm). Shamol tezligining oshishi bilan ular tortishish tezligini oshiradilar, shundan so'ng aylanish tezligi barqarorlashadi. Karusel shamol tegirmonlari sekin ishlaydi va bu oddiy elektr zanjirlaridan, masalan, asenkron generator bilan, tasodifiy shamol esayotganida avariya xavfisiz foydalanish imkonini beradi. Sekin-asta harakat qilish bitta cheklash talabini qo'yadi - ko'p kutupli past tezlikli generatordan foydalanish. Bunday generatorlar keng tarqalmagan va ko'paytirgichlardan foydalanish (ko'paytirgich [lat. Multiplikator multiplikatori - ko'paytiruvchi uzatma) ikkinchisining samaradorligi pastligi sababli samarali emas.
Karusel dizaynining yana bir muhim afzalligi uning qo'shimcha fokuslarsiz "shamol esayotgan joydan" kuzatib turish qobiliyatidir, bu esa sirt yawing oqimlari uchun juda muhimdir. Ushbu turdagi shamol turbinalari AQSh, Yaponiya, Angliya, Germaniya, Kanadada qurilmoqda.
Qaytib shamol turbinasi eng oson ishlaydi. Uning dizayni shamol turbinasini ishga tushirishda maksimal momentni va ish paytida maksimal aylanish tezligini avtomatik ravishda tartibga solishni ta'minlaydi. Yuk ko'tarilishi bilan aylanish tezligi pasayadi va moment to'liq to'xtashgacha ko'tariladi.
Oqim pichoq bilan o'zaro aloqa qilganda, quyidagilar yuzaga keladi.
1) qarshilik kuchi yaqinlashib kelayotgan oqimning nisbiy tezlik vektoriga parallel;
2) qarshilik kuchiga perpendikulyar bo'lgan ko'tarish kuchi;
3) oqimli oqim lobining turbulentligi;
4) oqimning turbulizatsiyasi, ya'ni uning tezligi kattaligi va yo'nalishi bo'yicha tartibsiz buzilishlar;
5) oqim uchun to'siq.
Kiruvchi oqim uchun to'siq geometrik plomba deb nomlangan parametr bilan tavsiflanadi va pichoqlarning proektsion maydonining ular tomonidan bosib o'tgan maydonga perpendikulyar bo'lgan tekislikdagi nisbati bilan tengdir.
Shamol elektr stantsiyalarining asosiy tasniflash xususiyatlari quyidagi mezonlar bilan aniqlanishi mumkin.
1. Agar shamol g'ildiragining aylanish o'qi havo oqimiga parallel bo'lsa, o'rnatish gorizontal eksenel bo'ladi, agar shamol o'rmonining aylanish o'qi havo oqimiga perpendikulyar bo'lsa - vertikal eksenel.
2. Aylanish kuchi sifatida aylantiruvchi kuchdan foydalanadigan qurilmalar (tortish mashinalari), qoida tariqasida, shamol tezligidan kam chiziqli tezlikda aylanadi va ko'tarish kuchidan (ko'tarish moslamalari) foydalanadigan o'simliklar pichoqlar uchlarining chiziqli tezligiga nisbatan ancha yuqori. shamol tezligi.
3. Ko'pgina o'rnatmalar uchun shamol g'ildiragining geometrik to'ldirilishi pichoqlar soniga qarab belgilanadi. Shamol g'ildiragini katta geometrik to'ldirish bilan ishlaydigan shamol turbinalari nisbatan kuchsiz shamol bilan sezilarli kuch hosil qiladi va maksimal quvvat g'ildirakning kichik tezligi bilan ta'minlanadi. Kichkina to'ldirilgan shamol turbinalari yuqori tezlikda maksimal quvvatga erishadilar va uzoqroq vaqt bu rejimga o'tadilar. Shuning uchun birinchi qurilmalar, masalan, suv nasoslari sifatida ishlatiladi, va hatto kuchli shamol bo'lsa ham, ular ishlashda qoladi, ikkinchisi esa yuqori tezlikni talab qiladigan elektr generatorlarida.
4. Mexanik ishlarni to'g'ridan-to'g'ri bajarish uchun qurilmalar ko'pincha shamol tegirmoni yoki turbinasi deb ataladi, elektr energiyasini ishlab chiqaradigan qurilmalar, ya'ni turbin va elektr generatorining kombinatsiyasi shamol generatorlari, havo generatorlari, shuningdek energiya almashinadigan qurilmalar deb ataladi.
5. To'g'ridan-to'g'ri kuchli energiya tizimiga ulangan havo generatorlari uchun aylanish tezligi asenkronizatsiya ta'siri tufayli doimiydir, ammo bunday qurilmalar shamol energiyasini o'zgaruvchan aylanish tezligiga ega qurilmalarga qaraganda kamroq samarali foydalanadilar.
6. Shamol g'ildiragi to'g'ridan-to'g'ri elektr generatoriga (qattiq ulanishga) yoki tampon rolini o'ynaydigan oraliq energiya konvertori orqali ulanishi mumkin. Tamponning mavjudligi shamol g'ildiragining aylanish tezligidagi tebranishlarning oqibatlarini kamaytiradi va shamol energiyasidan va generator kuchidan yanada samarali foydalanishga imkon beradi. Bundan tashqari, g'ildirakni yumshoq ulangan deb ataladigan generatorga ulash uchun qisman ajratilgan sxemalar mavjud. Shunday qilib, qattiq bo'lmagan ulanish, shamol g'ildiragining inertsiyasi bilan birga, shamol tezligidagi tebranishlarning generatorning chiqish parametrlariga ta'sirini kamaytiradi. Ushbu ta'sirni kamaytirish uchun pichoqlarni shamol g'ildiragining o'qi bilan, masalan, bahorli bo'g'inlar yordamida elastik ulashga imkon beradi.
Gorizontal o'qi bilan shamol g'ildiragi. Gorizontal eksenel pervanel tipidagi shamol g'ildiraklarini ko'rib chiqing. Ushbu turdagi g'ildirakning asosiy aylanish kuchi liftdir. Shamolga kelsak, ish holatida shamol g'ildiragi qo'llab-quvvatlash minorasining oldida yoki orqasida joylashgan bo'lishi mumkin.
Shamol turbinalarida odatda ikki va uch bargli shamol turbinalari qo'llaniladi, ikkinchisi juda tekis yurish bilan ajralib turadi. Shamol g'ildiragiga ulaydigan elektr generatori va vites qutisi, odatda, aylanma kalladagi qo'llab-quvvatlash minorasining tepasida joylashgan.
Yengil shamollarda yuqori momentni ishlab chiqaradigan ko'p qirrali g'ildiraklar suvni haydash va shamol g'ildiragining yuqori tezligini talab qilmaydigan boshqa maqsadlar uchun ishlatiladi.
Vertikal eksa shamol generatorlari (7-rasm).. Shamolning istalgan yo'nalishi bo'yicha geometriyasi tufayli vertikal aylanish o'qiga ega bo'lgan shamol generatorlari ish holatida. Bunga qo'shimcha ravishda, ushbu sxema faqat valning uzunligi tufayli minoraning pastki qismida generatorlari bo'lgan vites qutisini o'rnatishga imkon beradi.
Bunday qurilmalarning asosiy kamchiliklari quyidagilardir: ularda tez-tez sodir bo'ladigan o'z-o'zidan tebranuvchi jarayonlar va tork pulsatsiyasi tufayli charchoq sinishlariga sezuvchanligi shunchalik yuqori, bu generatorning chiqish parametrlarining istalmagan pulsatsiyasiga olib keladi. Shu sababli, shamol generatorlarining aksariyati gorizontal eksa sxemasiga muvofiq amalga oshiriladi, ammo turli xil vertikal o'qlarni o'rnatish bo'yicha tadqiqotlar davom etmoqda.
Vertikal o'qlarni o'rnatishning eng keng tarqalgan turlari quyidagilar:
1. Kubok rotori (anemometr). Ushbu turdagi shamol g'ildiragi qarshilik kuchi bilan aylanadi. Kosa shaklidagi pichoqning shakli g'ildirak tezligining shamol tezligiga deyarli chiziqli bog'liqligini ta'minlaydi.
2.Savonius rotori. Ushbu g'ildirak ham harakatlantiruvchi kuch bilan aylanadi. Uning pichoqlari to'rtburchaklar shakldagi ingichka kavisli choyshablardan qilingan, ya'ni ular sodda va arzon. Aylanadigan moment rotor pichoqlari tomonidan tortilgan va unga nisbatan egilgan turli xil qarshilik tufayli yaratiladi. Katta geometrik plomba tufayli, bu shamol g'ildiragi katta momentga ega va suvni quyish uchun ishlatiladi.
3.Rotor Dariya. Tork aerodinamik profilga ega bo'lgan ikki yoki uchta ingichka kavisli rulman yuzalarida yuzaga keladigan ko'taruvchi kuch bilan yaratiladi. Pichoq kiruvchi havo oqimini yuqori tezlik bilan kesib o'tgan paytda ko'tarish kuchi maksimal bo'ladi. Darier rotori shamol generatorlarida ishlatiladi. Odatda, rotor mustaqil ravishda aylana olmaydi, shuning uchun uni ishga tushirish uchun odatda dvigatel rejimida ishlaydigan generator ishlatiladi.
4.RotorMasgrove. Ushbu shamol g'ildiragining pichoqlari vertikal holatda joylashgan, ammo o'chirilganida gorizontal o'q atrofida aylanish yoki burish qobiliyatiga ega. Masgrove rotorlari uchun turli xil variantlar mavjud, ammo ularning barchasi shamol kuchli bo'lganda o'chadi.
5.Evans rotori. Ushbu rotorning pichoqlari favqulodda holatlarda va aylanish paytida vertikal o'q atrofida aylantiriladi.
7-rasm - Vertikal o'qi bo'lgan shamol generatorlari
Uyalar Shamol elektr stantsiyasining kuchi havo oqimining energiya samaradorligiga bog'liq. Uni oshirish usullaridan biri bu maxsus havo kontsentratorlaridan (kuchaytirgichlardan) foydalanish. Gorizontal eksa shamol generatorlari uchun bunday kontsentratorlarning turli xil versiyalari ishlab chiqilgan. Bu diffuzor yoki chalkashtiruvchi (deflektor) bo'lishi mumkin, havo oqimini rotorning supurilgan maydonidan kattaroq maydonga va boshqa qurilmalarga yo'naltiradi. Kontsentratorlar sanoat zavodlarida hali keng tarqalmagan.
Shamol g'ildiragi qurilmasining sxemasiga ko'ra shamol turbinasi tizimlari va uning shamol oqimidagi holati uchta sinfga bo'linadi. Shaklda 5.4 asosiy rotorlar va shamol turbinalarining asosiy dizaynini taqdim etadi.
Birinchi sinf shamol turbinalarini o'z ichiga oladi, bunda shamol g'ildiragi vertikal tekislikda joylashgan; aylanish tekisligi shamol yo'nalishiga perpendikulyar va shuning uchun shamol g'ildiragining o'qi oqimga parallel bo'ladi. Bunday shamol turbinalari vane deb ataladi.
Pichoq uchining periferik tezligining shamol tezligiga nisbati: tezlik deyiladi
Shamol dvigatellari, GOST 2656-44 bo'yicha, shamol g'ildiragi turiga va tezligiga qarab uch guruhga bo'linadi:
· Zn ≤ 2 yuqori tezlikda ishlaydigan ko'p pichoqli, past tezlikda ishlaydigan shamol dvigatellari.
· Zn\u003e 2 tezligi past shamolli, past tezlikli shamol dvigatellari, shu jumladan shamol tegirmonlari.
· Yuqori tezlikli shamol dvigatellari, Zn ≥ 3.
Kimga ikkinchi nav shamol g'ildiragining vertikal o'qi bilan shamol turbinasi tizimlarini o'z ichiga oladi. Konstruktiv sxemaga ko'ra, ular guruhlarga bo'lingan:
· Karusel, unda ishlamaydigan pichoqlar ekran bilan qoplangan yoki shamolga qarshi chekkada joylashgan;
Savonius tizimining aylanma shamol turbinalari.
l-sub "\u003e
Gaz oqimida bug 'hosil bo'lganda, suv termodinamik muvozanat haroratiga qadar sovutiladi, bu muhitning bir xil bosimidagi to'yinganlik haroratidan ancha past bo'ladi. Bu suvning harorati pasayishini, ...
yoqilg'i "ochlik", shuningdek global atrof-muhitning ifloslanishi va energiyaga bo'lgan talabning oshishi uni ishlab chiqarish hajmining o'sishini sezilarli darajada oshirib yuboradi va ko'plab davlatlarni yangi pozitsiyaga e'tibor berishga majbur qiladi ...
Issiqlik nasosini o'rnatish printsipi va isitish sovutish turiga qarab tasniflanadi. Ishlash printsipiga ko'ra siqish (havo va bug 'kompressori), sorbsiya (assimilyatsiya), shuningdek inkjet (ejektor) HPIlar ajralib turadi. TNU bug 'kompressorini havo bilan solishtirganda ...
shamol energiyasini aylanish energiyasiga aylantiradigan qurilma. Shamol turbinasining asosiy ishchi tanasi aylanadigan qism - g'ildirak shamol tomonidan boshqariladigan va milga qattiq bog'langan bo'lib, aylanishi foydali ishlarni bajaradigan uskunani boshqaradi. Mil gorizontal yoki vertikal ravishda o'rnatiladi. Shamol turbinalari odatda vaqti-vaqti bilan iste'mol qilinadigan energiyani ishlab chiqarish uchun ishlatiladi: suvni tankga quyishda, donni maydalashda, vaqtincha, avariya holatida va mahalliy elektr tarmoqlarida. Tarixiy ma'lumot. Yuzaki shamollar har doim ham esmasa ham, ular yo'nalishini o'zgartiradilar va ularning kuchi barqaror emas, shamol turbinasi tabiiy manbalardan energiya ishlab chiqaradigan eng qadimgi mashinalardan biridir. Shamol turbinalari haqida qadimiy yozuvlarning shubhali ishonchliligi tufayli, bunday mashinalar qachon va qaerda paydo bo'lganligi aniq emas. Ammo ba'zi yozuvlarga qaraganda, ular VII asrdan oldin mavjud bo'lgan. AD Ma'lumki, forsiyda ular 10-asrda ishlatilgan va G'arbiy Evropada ushbu turdagi birinchi qurilmalar 12-asr oxirida paydo bo'lgan. XVI asrda nihoyat gollandiyalik shamol tegirmoni paydo bo'ldi. XX asrning boshlariga qadar, ularning dizaynida sezilarli o'zgarishlar kuzatilmadi, bunda tadqiqotlar natijasida tegirmon qanotlarining shakllari va qoplamalari sezilarli darajada yaxshilandi. Kam tezyurar avtomobillar katta hajmga ega bo'lganligi sababli, 20-asrning ikkinchi yarmida. yuqori tezlikda shamol turbinalarini qurishni boshladi, ya'ni. shamol g'ildiraklari shamol energiyasidan foydalanishning yuqori koeffitsienti bilan daqiqada ko'p sonli aylanishlarni amalga oshirishi mumkin bo'lganlar. Shamol turbinalarining zamonaviy turlari. Hozirgi vaqtda shamol turbinalarining uchta asosiy turi qo'llaniladi - baraban, vane (vida turi) va qaytib (repellerning S shaklidagi profiliga ega). Baraban va qanotli. Baraban tipidagi shamol g'ildiragi boshqa zamonaviy repellerlarga nisbatan shamol energiyasidan foydalanishning eng past koeffitsientiga ega bo'lsa ham, u eng keng qo'llaniladi. Ko'pgina fermalarda, biron sababga ko'ra elektr tarmog'iga ulanmagan bo'lsa, suv u bilan tortiladi. Plitali metall pichoqli bunday g'ildirakning odatiy shakli 1-rasmda keltirilgan. Baraban va qanot tipidagi shamol g'ildiraklari gorizontal milda aylanadi, shuning uchun eng yaxshi ishlashga erishish uchun ularni shamolga aylantirish kerak. Buning uchun ularga rul - vertikal tekislikda joylashgan pichoq beriladi, bu esa shamol g'ildiragining shamolga aylanishini ta'minlaydi. Dunyodagi eng katta qanot tipidagi shamol turbinasining g'ildirak diametri 53 m, pichog'ining maksimal kengligi 4,9 m. Shamol g'ildiragi to'g'ridan-to'g'ri soatiga 48 km tezlikda shamol tezligida rivojlanadigan 1000 kVt quvvatga ega elektr generatoriga ulanadi. Uning pichoqlari shunday tartibga solinadiki, shamol g'ildiragining aylanish tezligi doimiy bo'lib, shamol tezligi soatiga 24 dan 112 km gacha bo'lgan oraliqda 30 rpmga teng bo'ladi. Bunday shamol turbinalari joylashgan hududda shamol tez-tez esib turadi, shamol elektr stantsiyasi odatda maksimal quvvatning 50 foizini ishlab chiqaradi va umumiy elektr tarmoqlarini oziqlantiradi. Qanotli shamol motorlari uzoq qishloq joylarida fermer xo'jaliklarini elektr energiyasi bilan ta'minlash uchun, shu jumladan radio aloqa tizimlarining batareyalarini zaryad qilish uchun keng qo'llaniladi. Ular samolyot elektr stantsiyalarida va boshqariladigan raketalarda ham qo'llaniladi. S shaklidagi rotor. Vertikal milga o'rnatilgan S shaklidagi rotor (2-rasm) yaxshi, chunki bunday repellerli shamol turbinasini shamolga olishning hojati yo'q. Uning milidagi moment, har yarim aylanish uchun maksimal qiymatning kamida uchdan bir qismiga qadar o'zgarib tursa ham, bu shamol yo'nalishiga bog'liq emas. Silliq dumaloq silindr shamol ta'siri ostida aylanganda, shamol yo'nalishiga perpendikulyar bir kuch silindr tanasida harakat qiladi. Ushbu hodisa uni o'rgangan nemis fizigi sharafiga Magnus effekti deb nomlanadi (1852). 1920-1930 yillarda A. Flettner dumli shamol g'ildiraklarini almashtirish uchun aylanadigan silindrlarni (Flettner rotorlari) va S shaklidagi rotorlardan, shuningdek, Evropadan Amerikaga va aksincha o'tishni amalga oshirgan kema tashuvchilaridan foydalangan. Shamol energiyasidan foydalanish. Shamoldan olingan quvvat odatda kichik - 4 kVt dan kam bo'lgan shamol tezligi soatiga 32 km bo'lgan Gollandiya shamol tegirmonining eskirgan turini ishlab chiqadi. Ishlatilishi mumkin bo'lgan shamol oqimining kuchi ma'lum bir o'lcham maydoniga perpendikulyar bo'lgan birlik vaqtiga to'g'ri keladigan havo massalarining kinetik energiyasidan hosil bo'ladi. Shamol turbinasida bu maydon kovakning shamol yo'nalishi bo'yicha aniqlanadi. Dengiz sathidan balandlikni, undagi havo bosimini va uning haroratini hisobga olganda, birlik maydoni uchun mavjud bo'lgan quvvat (kVt) N \u003d 0.0000446 V3 (m / s) tenglama bilan aniqlanadi. Shamol energiyasidan foydalanish koeffitsienti odatda shamol turbinasi milida ishlab chiqarilgan quvvatning shamol g'ildiragining shamol yuzasida harakat qiladigan shamol oqimining mavjud quvvatiga nisbati sifatida belgilanadi. Ushbu koeffitsient shamol g'ildiragi pichog'ining tashqi chetining tezligi va shamol tezligi u o'rtasidagi nisbatda maksimal bo'ladi; ushbu quvvat nisbati qiymati shamol turbinasi turiga bog'liq. Shamol energiyasidan foydalanish koeffitsienti shamol g'ildiragi turiga bog'liq va 5-10% (tekis qanotli golland tegirmoni, w / u \u003d 2,5) dan 35-40% gacha (profilli qanotli repeller, 5? Vt / u? 10).