Poměr špiček a rychlostí - Tip-speed ratio - Wikipedia

tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: "Poměr špičky a rychlosti"  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Duben 2009) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

The poměr špička-rychlost, λ nebo TSR pro větrné turbíny je poměr mezi tangenciální rychlostí špičky čepele a skutečnou rychlostí Rychlost větru ${ displaystyle v}$. Poměr špičky a rychlosti souvisí s účinností, přičemž optimum se mění s konstrukcí čepele.^[1] Vyšší rychlost špičky má za následek vyšší hladinu hluku a vyžaduje větší ostří kvůli větší odstředivé síly.

${ displaystyle lambda = { frac { mbox {rychlost lopatky}} { mbox {rychlost větru}}}}$

Rychlost hrotu čepele lze vypočítat jako ${ displaystyle omega}$ krát R, kde ${ displaystyle omega}$ je rychlost otáčení rotoru v radiánech za sekundu a R je poloměr rotoru v metrech. Můžeme tedy také napsat:

${ displaystyle lambda = { frac { omega { text {R}}} {v}}}$

kde ${ displaystyle v}$ je rychlost větru ve výšce náboje lopatky v metrech za sekundu.

C_str–Λ křivky

Výkonový koeficient, ${ displaystyle C_ {p}}$ je veličina, která vyjadřuje, jaký zlomek energie ve větru je získáván větrnou turbínou. Obecně se předpokládá, že je funkcí poměru rychlosti hrotu a úhlu stoupání. Níže je uveden graf variace výkonového koeficientu se změnami poměru špičky a rychlosti, když je výška tónu udržována konstantní:

Případ větrných turbín s proměnnou rychlostí

Původně měly větrné turbíny pevnou rychlost. To má tu výhodu, že rychlost rotoru v generátoru je konstantní, takže frekvence střídavého napětí je pevná. To umožňuje přímé připojení větrné turbíny k přenosové soustavě. Z výše uvedeného obrázku však vidíme, že výkonový koeficient je funkcí poměru špiček a rychlostí. Rozšířením je účinnost větrné turbíny funkcí poměru špiček a rychlostí.

V ideálním případě by člověk chtěl mít turbínu pracující na maximální hodnotě ${ displaystyle C_ {p}}$ při všech rychlostech větru. To znamená, že jak se mění rychlost větru, musí se otáčky rotoru měnit tak, aby ${ displaystyle C_ {p} = C_ {p ~ max}}$. Větrná turbína s proměnnou rychlostí rotoru se nazývá a proměnná rychlost větrné turbíny. To sice znamená, že větrná turbína pracuje v blízkosti nebo blízko ${ displaystyle C_ {p ~ max}}$ pro rozsah rychlostí větru nebude frekvence generátoru střídavého napětí konstantní. To lze vidět na následující rovnici:

${ displaystyle N = { frac {120f} {P}}}$

kde ${ displaystyle N}$ je úhlová rychlost rotoru, ${ displaystyle f}$ je frekvence střídavého napětí generovaného ve vinutí statoru, ${ displaystyle P}$ je počet pólů v generátor uvnitř gondoly. To znamená přímé spojení s a převodovka pro proměnnou rychlost není přípustný. Je zapotřebí výkonový měnič, který převádí signál generovaný turbínovým generátorem na stejnosměrný proud a poté tento signál převádí na střídavý signál s frekvencí sítě / přenosové soustavy.

Případ proti větrným turbínám s proměnnou rychlostí

Jak již bylo zmíněno, větrné turbíny s proměnnou rychlostí nelze přímo připojit k přenosové soustavě. Jednou z nevýhod je to, že setrvačnost přenosového systému se snižuje, protože větrné turbíny s proměnlivou rychlostí jsou připojeny online. To může mít za následek výraznější poklesy frekvence napětí přenosové soustavy v případě ztráty generující jednotky. Větrné turbíny s proměnnými otáčkami navíc vyžadují výkonovou elektroniku, což zvyšuje složitost turbíny a zavádí nové zdroje poruch. Rovněž bylo navrženo, že další zachycení energie dosažené porovnáním větrné turbíny s proměnnou rychlostí a větrnou turbínou s pevnou rychlostí je přibližně 2%.^[2]

Reference