Sistemas de turbinas eólicas modernas. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa

 Comentários do artigo

Atualmente, existem muitos sistemas de turbinas eólicas, tanto com eixo de rotação horizontal quanto vertical. Eles diferem entre si não apenas na aparência e no dispositivo, mas também nas capacidades técnicas, dependendo da finalidade para a qual são usados. De acordo com o design do receptor de energia eólica e sua localização na corrente de ar, vários sistemas de turbinas eólicas são diferenciados.

Já falamos sobre turbinas eólicas do tipo carrossel e tambor. A chamada turbina eólica rotativa também é conhecida (Fig. 23). Suas pás giram, como uma turbina eólica de carrossel, em um plano horizontal e acionam um eixo vertical.

Fig.23. Turbina eólica rotativa

As turbinas eólicas de palhetas são agora amplamente utilizadas, o tipo mais antigo dos quais são os moinhos de vento comuns. A parte principal de qualquer turbina eólica de palhetas é a roda eólica. É composto por várias pás e gira sob a influência do vento. Com a ajuda de um par de engrenagens cônicas montadas na cabeça do aerogerador (Fig. 24), a rotação da roda é convertida em um movimento mais rápido do eixo vertical ou em movimento recíproco da haste motriz.

Fig.24. Esquema de uma turbina eólica de palhetas

Para virar a cabeça e a roda do vento contra o vento, os moinhos de vento têm um transportador e as pequenas turbinas eólicas modernas têm uma cauda com plumagem vertical na ponta. Em turbinas eólicas de palhetas grandes, existem outros mecanismos mais complexos para ajustar automaticamente a roda do vento ao vento. Para garantir que a velocidade de rotação da roda do vento não exceda o limite, existe um dispositivo especial para regulação automática do número de rotações.

Normalmente, perto da superfície da terra, o fluxo de ar devido a vários obstáculos é desigual, enfraquecido, de modo que a roda eólica é instalada em um mastro ou torre alta, acima dos obstáculos.

De acordo com o arranjo das rodas eólicas, as modernas turbinas eólicas de palhetas são divididas em alta velocidade e baixa velocidade.

Em uma turbina eólica de baixa velocidade, a roda eólica consiste em um grande número de pás (Fig. 25). Ele se move facilmente. Devido a isso, uma turbina eólica de baixa velocidade é conveniente para trabalhar com uma bomba de pistão e outras máquinas que requerem uma grande força inicial durante a inicialização.

Fig.25. Moderna turbina eólica multipás TB-5 com capacidade de até 2,5 cavalos de potência

As turbinas eólicas de baixa velocidade são usadas principalmente em áreas onde a velocidade média do vento não excede 4,5 metros por segundo. Todos os mecanismos das turbinas eólicas multicamadas, via de regra, são um pouco mais simples do que os das turbinas de alta velocidade. No entanto, as rodas eólicas das turbinas eólicas de baixa velocidade são estruturas bastante volumosas. Com tamanhos grandes dessas rodas, é difícil criar a estabilidade necessária, especialmente em altas velocidades de vento. Portanto, atualmente, as turbinas eólicas multipás são construídas com diâmetros de roda de vento não superiores a 8 metros. A potência dessa turbina eólica atinge 6 cavalos de potência. Essa potência é suficiente para abastecer a superfície com água de poços de até 200 metros de profundidade.

As turbinas eólicas de alta velocidade não têm mais do que quatro asas com um perfil aerodinâmico na roda eólica (ver, por exemplo, Fig. 27).

Fig.27. Turbina eólica 1-D-18 com potência de até 30 quilowatts

Isso permite que eles resistam bem a ventos muito fortes. Mesmo com vento forte e rajada, mecanismos de controle bem projetados criam uma rotação uniforme das rodas eólicas das turbinas eólicas de alta velocidade.

Essas características positivas das turbinas eólicas de alta velocidade permitem que elas trabalhem com um vento variável de qualquer força.

Portanto, turbinas eólicas de alta velocidade podem ser construídas com diâmetros de roda eólica muito grandes, atingindo cinquenta ou mais metros e desenvolvendo uma potência de várias centenas de cavalos de potência.

Devido à uniformidade alta e estável das rodas eólicas, as turbinas eólicas de alta velocidade são usadas para acionar uma ampla variedade de máquinas e geradores elétricos. As modernas turbinas eólicas de alta velocidade são máquinas universais.

É conveniente comparar turbinas eólicas de vários sistemas introduzindo o conceito de velocidade normal. Esta velocidade é determinada pela relação entre a velocidade periférica na extremidade externa da lâmina rotativa a uma velocidade do vento de 8 metros por segundo e a velocidade do fluxo de ar.

As pás das turbinas eólicas de carrossel, rotativas e de tambor durante a operação se movem ao longo do fluxo de ar e a velocidade de qualquer um de seus pontos nunca pode ser maior que a velocidade do vento. Portanto, a velocidade normal das turbinas eólicas desses tipos será sempre menor que um (já que o numerador será menor que o denominador).

As rodas eólicas das turbinas eólicas giram na direção do vento e, portanto, a velocidade de movimento das partes finais de suas asas atinge grandes valores. Pode ser várias vezes a velocidade do fluxo de ar. Quanto menores as pás e melhor seu perfil, menos resistência a roda de vento experimenta. Assim, mais rápido ele gira. As melhores amostras de turbinas eólicas de palhetas modernas têm uma velocidade normal, chegando a nove unidades. A maioria das turbinas eólicas fabricadas em fábrica tem uma velocidade igual a 5-7 unidades. Para comparação, notamos que mesmo os melhores moinhos camponeses tinham uma velocidade igual a apenas 2-3 unidades (e, nesse sentido, são mais avançados do que as turbinas eólicas rotativas, rotativas e de tambor).

Com o aumento do número de pás na roda de vento, aumenta sua capacidade de partida em baixas velocidades de vento. Portanto, turbinas eólicas com rotores de múltiplas pás, nas quais a área total das pás é de 60 a 70 por cento da superfície varrida (ver Fig. 20) da roda eólica, entram em operação com velocidades de vento de 3- 3,5 metros por segundo.

Fig.20. Moinho de pórtico

Turbinas eólicas de alta velocidade com um pequeno número de pás começam a se mover a velocidades de vento de 4,5 a 6 metros por segundo. Portanto, eles devem ser colocados em operação sem carga ou com a ajuda de dispositivos especiais.

Boa partida e simplicidade de projeto de carrossel, turbinas eólicas rotativas e de tambor subornam muitos inventores e projetistas que as consideram turbinas eólicas ideais. Na realidade, no entanto, essas máquinas têm uma série de desvantagens significativas. Essas deficiências os tornam difíceis de usar, mesmo com máquinas comuns e simples, como bombas de pistão e rebarbadoras.

Turbinas eólicas com receptores de energia eólica do tipo rotativo usam muito mal a energia do fluxo de ar, seu coeficiente de utilização de energia eólica é 2-2,5 vezes menor que o das turbinas eólicas de palhetas. Portanto, com superfícies iguais varridas pelas pás, as turbinas eólicas de palhetas podem desenvolver potência 2-2,5 vezes maior do que as usinas eólicas de carrossel, rotativas e de tambor.

Atualmente, as turbinas eólicas do tipo rotativo são usadas apenas na forma de pequenas instalações artesanais com capacidade de até 0,5 cavalos de potência. Por exemplo, eles são usados ​​para acionar vários dispositivos de ventilação em edifícios de gado, forjas e outras instalações industriais na agricultura.

O que determina a potência de uma turbina eólica?

Sabemos que a energia do fluxo de ar não é constante, portanto qualquer aerogerador tem uma potência variável. A potência de qualquer turbina eólica depende da velocidade do vento. Foi estabelecido que quando a velocidade do vento dobra, a potência nas asas da turbina eólica aumenta 8 vezes, e quando a velocidade do fluxo de ar aumenta 3 vezes, a potência da turbina eólica aumenta 27 vezes.

A potência da turbina eólica também depende do tamanho do receptor de energia eólica. Nesse caso, é proporcional à área coberta pelas pás da roda eólica ou rotor. Por exemplo, em turbinas eólicas de palhetas, a superfície varrida pelas pás será a área de um círculo que descreve a ponta da pá em uma revolução completa. Em turbinas eólicas de tambor, carrossel e rotativas, a superfície varrida pelas pás é a área de um retângulo com altura igual ao comprimento da pá e largura igual à distância entre as bordas externas das pás opostas.

No entanto, qualquer roda ou rotor de vento converte apenas uma parte da energia do fluxo de ar que passa pela superfície varrida pelas pás em trabalho mecânico útil. Essa parte da energia é determinada pelo fator de utilização da energia eólica. O valor do fator de utilização da energia eólica é sempre menor que um. Para as melhores turbinas eólicas modernas de alta velocidade, esse coeficiente chega a 0,42. Para turbinas eólicas de alta velocidade e baixa velocidade de fábrica em série, o fator de utilização da energia eólica é geralmente 0,30-0,35; isso significa que aproximadamente apenas um terço da energia do fluxo de ar que passa pelas rodas eólicas das turbinas eólicas é convertido em trabalho útil. Os dois terços restantes da energia permanecem sem uso.

O cientista soviético G. Kh. Sabinin, com base em cálculos, descobriu que mesmo um moinho de vento ideal tem um fator de utilização de energia eólica de apenas 0,687.

Por que esse coeficiente não pode ser igual ou próximo da unidade?

Isso se explica pelo fato de que parte da energia eólica é gasta na formação de vórtices próximos às pás e a velocidade do vento atrás da roda eólica diminui.

Assim, o valor real da potência da turbina eólica depende do fator de utilização da energia eólica. A potência de uma turbina eólica é proporcional ao seu valor. Isso significa que, com o aumento do coeficiente de uso da energia eólica, a potência do aerogerador aumenta e vice-versa.

Turbinas eólicas de tambor, carrossel e rotativas com as pás mais simples têm taxas de utilização de energia eólica muito baixas. Seus valores variam muito de 0,06 a 0,18. Para motores de palhetas, esse coeficiente está na faixa de 0,30 a 0,42.

Além disso, a potência útil de qualquer turbina eólica também é proporcional à eficiência do mecanismo de transmissão, bem como à densidade do ar. Normalmente, a eficiência dos mecanismos das turbinas eólicas modernas é de 0,8 a 0,9.

Do que foi dito sobre a potência do aerogerador, conclui-se que com um determinado vento, aquele aerogerador terá uma potência maior, em que a maior quantidade de ar escoa pela superfície varrida pelas asas, e as pás do a roda de vento tem um perfil bem aerodinâmico.

Autor: Karmishin A.V.

Veja outros artigos seção Fontes de energia alternativa.

Leia e escreva útil comentários sobre este artigo.

<< Voltar

Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica:

Couro artificial para emulação de toque 15.04.2024

Em um mundo tecnológico moderno, onde a distância está se tornando cada vez mais comum, é importante manter a conexão e uma sensação de proximidade. Os recentes desenvolvimentos em pele artificial por cientistas alemães da Universidade de Saarland representam uma nova era nas interações virtuais. Pesquisadores alemães da Universidade de Saarland desenvolveram filmes ultrafinos que podem transmitir a sensação do toque à distância. Esta tecnologia de ponta oferece novas oportunidades de comunicação virtual, especialmente para aqueles que estão longe de seus entes queridos. As películas ultrafinas desenvolvidas pelos investigadores, com apenas 50 micrómetros de espessura, podem ser integradas em têxteis e usadas como uma segunda pele. Esses filmes atuam como sensores que reconhecem sinais táteis da mãe ou do pai e como atuadores que transmitem esses movimentos ao bebê. O toque dos pais no tecido ativa sensores que reagem à pressão e deformam o filme ultrafino. Esse ... >>

Areia para gatos Petgugu Global 15.04.2024

Cuidar de animais de estimação muitas vezes pode ser um desafio, especialmente quando se trata de manter a casa limpa. Foi apresentada uma nova solução interessante da startup Petgugu Global, que vai facilitar a vida dos donos de gatos e ajudá-los a manter a sua casa perfeitamente limpa e arrumada. A startup Petgugu Global revelou um banheiro exclusivo para gatos que pode liberar fezes automaticamente, mantendo sua casa limpa e fresca. Este dispositivo inovador está equipado com vários sensores inteligentes que monitoram a atividade higiênica do seu animal de estimação e são ativados para limpeza automática após o uso. O dispositivo se conecta à rede de esgoto e garante a remoção eficiente dos resíduos sem a necessidade de intervenção do proprietário. Além disso, o vaso sanitário tem uma grande capacidade de armazenamento lavável, tornando-o ideal para famílias com vários gatos. A tigela de areia para gatos Petgugu foi projetada para uso com areias solúveis em água e oferece uma variedade de recursos adicionais ... >>

A atratividade de homens atenciosos 14.04.2024

O estereótipo de que as mulheres preferem “bad boys” já é difundido há muito tempo. No entanto, pesquisas recentes conduzidas por cientistas britânicos da Universidade Monash oferecem uma nova perspectiva sobre esta questão. Eles observaram como as mulheres respondiam à responsabilidade emocional e à disposição dos homens em ajudar os outros. As descobertas do estudo podem mudar a nossa compreensão sobre o que torna os homens atraentes para as mulheres. Um estudo conduzido por cientistas da Universidade Monash leva a novas descobertas sobre a atratividade dos homens para as mulheres. Na experiência, foram mostradas às mulheres fotografias de homens com breves histórias sobre o seu comportamento em diversas situações, incluindo a sua reação ao encontro com um sem-abrigo. Alguns dos homens ignoraram o sem-abrigo, enquanto outros o ajudaram, como comprar-lhe comida. Um estudo descobriu que os homens que demonstraram empatia e gentileza eram mais atraentes para as mulheres do que os homens que demonstraram empatia e gentileza. ... >>

Notícias aleatórias do Arquivo Índios voam para Marte 21.09.2012 A Índia planeja lançar uma sonda espacial em novembro de 2013 que orbitará Marte. Isso foi afirmado pelo chefe da Organização de Pesquisa Espacial Indiana (ISRO) K. Radhakrishnan: "Planejamos enviar uma missão a Marte em 27 de novembro de 2013, quando o Planeta Vermelho estará mais próximo da Terra. A sonda indiana entrará em um órbita elíptica em torno de Marte e estudará sua atmosfera, e também procurará sinais da presença de vida." O custo estimado da missão é de cerca de US$ 90 milhões. O envio de uma sonda orbital a Marte será o próximo passo em direção aos ambiciosos objetivos da exploração espacial indiana, que inclui a exploração espacial tripulada, com o primeiro voo programado para 2016. O programa espacial indiano é motivo de orgulho nacional e obteve grande sucesso, em particular, em 2009, a sonda lunar Chandrayaan-1 descobriu água na Lua, o que aumentou significativamente a credibilidade da Índia entre as potências espaciais mais experientes. No entanto, o programa espacial indiano também está sofrendo sérios reveses. Assim, em 10 de dezembro de 2010, o veículo lançador GLSV desviou da trajetória pretendida e perdeu o controle, após o que explodiu e caiu na Baía de Bengala. Isso complicou seriamente os preparativos para o primeiro voo espacial tripulado, já que é o GLSV que foi projetado para lançar a espaçonave nacional indiana no espaço.

Outras notícias interessantes:

▪ Scanners compactos Brother ADS-1100W e ADS-1600W

▪ Unidades de estado sólido NAND de 3 bits da Samsung

▪ Pulsos de attosegundo de luz - usando um laser industrial convencional

▪ TVs CMYK

▪ A economia doméstica não é um substituto para o esporte

Feed de notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica

Materiais interessantes da Biblioteca Técnica Gratuita:

▪ seção do site Conversores de tensão, retificadores, inversores. Seleção de artigos

▪ artigo Revolucionários ardentes. expressão popular

▪ artigo Quando surgiu o drama? Resposta detalhada

▪ artigo Eletricista em casa. Diretório

▪ artigo Encontrando objetos grandes com um detector de metais. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

▪ artigo Regulador de comutação simples. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

Deixe seu comentário neste artigo:

Todos os idiomas desta página

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Página principal | Biblioteca | Artigos | Mapa do Site | Revisões do site

www.diagrama.com.ua
2000-2024