Отправная точка при проектировании ветрогенераторов
Отправной точкой должен быть ротор (лопасти) ветрогенератора. Основная ошибка при проектировании ветряка- это когда начинают отталкиваться от электрического генератора. Начинают рассчитывать момент, нужный для старта. Это в корне неправильно. Надо сначала разобраться с ротором самого ветряка, добиться максимального КПД ротора, а уж потом разбираться с моментом на валу генератора (например выбрать количество магнитных полюсов, тип, фазность электро генератора или выбирать нужное передаточное отношение).
Заблуждение номер 1. Моделирование в аэродинамической трубе Поведение ветра рассчитывают на основе теоремы Жуковского, а моделирование происходит в аэродинамической трубе - замкнутой системе, в которой воздушный поток создается вентилятором и гоняется по кругу, зачастую без притока воздуха извне. Воздух после обтекания модели используется еще и еще, каждый раз разгоняясь вентилятором. Вентилятор создает вихревой поток в замкнутой трубе, скорость потока и направление практически не меняются. Другое дело природный ветер - субстанция непредсказуемая, он за минуту может изменить как скорость, так и направление движения. Конструкции аэродинамических труб различны, но во всех действует один принцип - замкнутой системы. Один из вариантов представлен на рис.1.
Рис.1. Аэротруба и ветер это не одно и то же.
Ошибка номер2. Высокий подъем мачтыСчитаю, что все преимущества подъема оси ротора ветрогенератора (высокая мачта) скрадываются стоимостью создания такой мачты (дорого). Подъем оси ветряка на высоту 15 метров, дает прибавку в 50 % в силе ветра, но отнимает 250% по стоимости. (грубо говоря).
Ошибка номер3. Бездумное использование теоремы подъемной силы крыла
При расчете и проектировании ветрогенераторов используют Теорему Жуковского, разработанную для крыла самолета. Именно так рассчитывают силу, действующую на ротор ветряка - через подъемную силу крыла. Ротор ветрогенератора и крыло самолета это разные вещи, поэтому теорию Жуковского применять нужно лишь как рекомендованную, поскольку другой еще не придумали, но ни в коем случае не как догму. Например, ротор горизонтально-осевого ветрогенератора не движется относительно воздуха (среды) в то время как винт самолета движется сам относительно среды (воздуха), поэтому при расчетах оптимальной формы ротора ветряка нужно вводить поправки в существующую Теорему Жуковского о подъемной силе крыла. Но спасибо великому Жуковскому за то, что есть хоть что-то, что позволяет приблизительно оценить поведение ротора ветрогенератора. Строго говоря, думаю, что Жуковский сильно бы расстроился таким примитивизмом современных разработчиков ветряков и применением своей теории для воздушного крыла к ветрякам...
Ошибка номер 4. Потери в линии постоянного токаПри размещении ветряка на высокой мачте используют постоянный ток невысокого напряжения (12в) для передачи выработанной электроэнергии, чем только на этом этапе могут потерять 10-30% мощности из-за потерь в линии постоянного тока. Или нужно применять толстенные медные провода (на каждые 15000 ватт - до 100мм сечения провода) что сильно удорожает систему. Для экономной передачи следует сразу применять переменное электричество как можно большего напряжения и частоты (в разумных пределах).
Ошибка5.Использование АКБ в качестве аккумуляторов энергии Использование АКБ в качестве аккумуляторов энергии. Это существенно удорожает систему. Что там накапливать-то - выработки недостаточно для обеспечения нормальной работы полностью автономной системы. Есть масса альтернатив, например использование маховиков, гидро аккумуляции, тепло аккумуляции и т.д.
Для построения эффективного ветрогенератора надо откинуть все лишнее в сторону (существующие работы по ветрогенераторам), вернуться в точку отправления и начать с нуля, выбрав другое направление.
См. материалы о ветряках также:
Группа в ВК по ветрякам
Группа в Фейсбук по ветрякам
Канал Ютуб ветрогенераторы
|