Файл: Разработка ветровой электростанции для промышленного.docx

Рисунок 3.6 – Ветроколесо горизонтального типа:

1 – промежуточное сечение; 2 – Элементарная лопасть; 3– коневое сечение; 4 – периферийное сечение; 5 – кольцевая струя
Второе уравнение отражает теорему об изменении момента количества движения. Данная теорема в применении к ветровому колесу формулируется следующим образом: момент относительно оси ветряка аэродинамических сил, действующих на лопасти (рис. 3.6), равен

---

по величине и противоположен по знаку моменту количества движения, получаемого кольцевой струёй, увлеченной ветряным колесом. Вторым уравнением является выражение:

. (3.17)
Уравнения (3.16) и (3.17) представляют собой основу для аэродинамического расчета ветроколеса.

Предложенная методика позволит рассчитать аэродинамику ветроколеса с горизонтальной осью вращения. В нашем случае можно избежать громоздких расчетов. Так как, предполагается использовать

готовую ветроустановку, в состав которой входит рассчитанное по данной методике ветроколесо.

8. 1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   19

---

Анализ результатов расчета характеристик ВЭУ

Приведенный метод расчета позволил определить следующие параметры ветроэнергетической установки:

Пиковую мощность столярного цеха;

Количество энергии, потребляемой цехом в сутки; Номинальную мощность ветровой установки;

Площадь, занимаемая одной ветровой установкой Аэродинамическую мощность;

Площадь ротора; Диаметр ротора.

Максимальная пиковая мощность за сутки составляет Вт.

Значит мощность инвертора должна быть не менее .

Количество энергии, потребляемой цехом в сутки находится на уровне . На это значение необходимо ориентироваться при выборе комплектующего оборудования ВЭУ и расчете емкости аккумуляторной батареи.

Номинальная мощность ветроэнергетической установки для автономного энергоснабжения цеха с учетом средней скорости ветра в регионе равна .

Площадь, занимаемая одной ветроустановкой с растяжками равна . Для ветровой электростанции в целом требуется .

Параметры ветроколеса должны быть следующими: Идеальная аэродинамическая мощность равна . Ометаемая площадь должна быть равной .

Диаметр ветроколеса – . Наружный диаметр ветроколеса

9. Выбор электрогенератора

«Величина электрической мощности, вырабатываемая электрогенератором ветроэнергетической установки, во многом зависит от формы лопастей ветроколеса и кинетической энергии

---

ветра» [8].

Определение кинетической энергии ветра производиться известному согласно выражению

, (3.18)

где – средняя скорость ветра,

– ометаемая площадь ветроколеса (ВК) с горизонтальной осью вращения, перпендикулярно которой проходит ветровой поток;

– масса воздуха,

– плотность воздуха соответствующая нормальным климатическим условиям ( , давление равно

( )).

Подставив в (3.18) значение массы воздуха и ометаемой площади ветрового колеса можно получить выражение для расчета механической мощности на валу электрогенератора:

, (3.19)

где – коэффициент использования энергии ветра [10].

Электрическая мощность из-за потерь в электрической и механической частях генератора несколько меньше:

, (3.20)

где – КПД механической передачи ветрогенератора;

– КПД электрогенератора.

Заменим в формуле (3.20) на выражение (3.19). Это подстановка дает возможность выявить функциональную связь между механическими и электрическими величинами ветрогенератора:

(3.21)

Налицо явная связь между объемом вырабатываемой электроэнергии, диаметром ветроколеса и скоростью ветра.

Помимо этого мощность электрогенератора ВЭУ зависит также от аэродинамических характеристик лопастей [9].

В нашем случае предполагается использование ВЭУ с горизонтальной осью вращения ветроколеса и крыльчатыми лопастями.

Как уже отмечалось выше, такие ветрогенераторы

---

характеризуются тем, что у них условия обтекания лопастей воздушным потоком постоянны и не зависят от положения ветроколеса. Аэродинамические параметры ветроколеса таких ветрогенераторов зависят лишь от скорости ветра. Данный факт, а также то, что ветроколеса этих ветряков имеют относительно высокий коэффициент использования ветра, а, следовательно, и более высокую энергоэффективность, обеспечили их повсеместное использование для бытовых и промышленных целей. [5].

«Мощность генератора ВЭУ пропорциональна скорости ветра в третьей степени. Поэтому при изменении скорости ветра в широком диапазоне происходят большие потери энергии в генераторах вследствие низких КПД на малых нагрузках, а в асинхронных генераторах возникают, кроме того, большие реактивные токи, которые необходимо компенсировать. Для исключения этого недостатка в некоторых ВЭУ применяют два генератора с номинальными мощностями ВЭУ. При слабых ветрах первый генератор отключается. В некоторых ВЭУ малый генератор обеспечивает также возможность работы установки при малых скоростях ветра при пониженных оборотах с высоким значением коэффициента использования энергии ветра» [6, 10].

«На выбор генератора ВЭУ оказывают влияние три основных фактора:

1) Выходная мощность (кВт), определяется только мощностью инвертора и не зависит от потока ветра, ёмкости аккумуляторов. Еще её называют «пиковой нагрузкой». Параметр выходной мощности определяет максимальное количество электроприборов, которые могут быть

одновременно подключены

---