ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Como as turbinas eólicas modernas combatem os caprichos do vento. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa Na Rússia pré-revolucionária não havia indústria que produzisse turbinas eólicas; eles foram construídos apenas de forma artesanal. Mas a ideia do melhor e mais lucrativo uso da energia eólica originou-se na Rússia. O grande cientista russo, “pai da aviação russa”, professor N. E. Zhukovsky (1847-1921) também criou os fundamentos teóricos de um motor eólico. Suas obras notáveis só encontraram aplicação prática sob o domínio soviético. Por iniciativa de N. E. Zhukovsky e com o apoio de V. I. Lenin, o Instituto Aero-Hidrodinâmico Central (TsAGI) foi organizado em Moscou em 1918. As primeiras turbinas eólicas domésticas de alta velocidade foram construídas aqui. Baseado nos trabalhos do Prof. N. E. Zhukovsky, seus alunos Prof. V. P. Vetchinkin (1888-1950), Homenageado Trabalhador da Ciência e Tecnologia, prof. G. X. Sabinin e prof. N. V. Krasovsky desenvolveu os fundamentos teóricos para o projeto de motores eólicos modernos de alta qualidade, e o prof. E. M. Fateev desenvolveu os fundamentos para seu correto funcionamento na agricultura. Os designers soviéticos criaram turbinas eólicas de alta velocidade originais e ainda insuperáveis em sua qualidade, com potência variando de várias dezenas de watts a vários milhares de quilowatts. As turbinas eólicas totalmente metálicas produzidas em fábrica, em contraste com as usinas eólicas de madeira e metal discutidas acima, possuem dispositivos especiais para combater os “caprichos” do vento. Todo mundo sabe que o vento pode mudar de direção e velocidade várias vezes ao dia. As turbinas eólicas de tambor mais simples tinham um receptor de energia eólica, que era rigidamente, de uma vez por todas, instalado em qualquer posição. As turbinas eólicas de carrossel e rotativas funcionam em qualquer direção do vento, mas, como as turbinas eólicas do tipo tambor, não são protegido de possível destruição em ventos fortes. O moinho de vento mais simples só pode funcionar normalmente na presença de uma pessoa. A pessoa deve monitorar o vento e colocar a roda do vento na posição correta a tempo. Se o moinho de vento for grande, pelo menos dois são necessárias pessoas para instalar a roda no vento, caso ela não tenha uma comporta especial ( a máquina mais simples para levantar uma carga) Com o desenvolvimento da tecnologia para construção de turbinas eólicas, eles começaram a se esforçar para usar a força do vento não só para girar a roda do vento, mas também para instalá-la automaticamente contra o vento, como pode ser visto com um cata-vento convencional, mostrando a direção do vento. Para isso, as partes traseiras da cabeça rotativa começaram a prenda uma cauda, composta por uma haste longa ou uma treliça especial com uma superfície na extremidade, que é chamada de penas da cauda (ver. arroz. 24).
Se o vento mudasse de direção, a cauda virava automaticamente a cabeça. A roda eólica foi novamente instalada de frente para o vento. Foi assim que surgiu o dispositivo mais simples para girar uma roda eólica contra o vento sem intervenção humana. Nas turbinas eólicas modernas, as caudas são calculadas de modo que comecem a girar a cabeça com a roda eólica na direção do vento quando sua direção muda em um ângulo de cerca de 10 graus. Para girar as cabeças de grandes turbinas eólicas, as penas da cauda às vezes são feitas na forma de duas ou três superfícies verticais colocadas paralelamente a alguma distância uma da outra (ver Fig. 27). Em outros sistemas de turbinas eólicas, o papel da cauda é desempenhado pela própria roda eólica. Ele se posiciona contra o vento assim que o vento muda de direção. Para fazer isso, a roda eólica não é colocada na frente da torre, mas atrás da torre. Neste caso, a roda, como um cata-vento, segue automaticamente o vento. Se a roda do vento for grande, curvas fechadas na cauda podem quebrar as asas. Portanto, com a ajuda de caudas, normalmente são instaladas apenas pequenas rodas eólicas com diâmetros de até 18 metros contra o vento. Os dispositivos mais comuns consistem em duas rodas eólicas de múltiplas pás colocadas na parte traseira da treliça principal. Esses dispositivos são chamados de Windows. As rosas dos ventos estão localizadas de forma que, se o vento soprar na frente do impulsor, elas acabem voltadas para a direção do vento e fiquem imóveis. Quando o vento sopra lateralmente, as leiras começam a se mover e, por meio de um mecanismo de transmissão, giram a cabeça com a roda eólica na direção do vento até ficar estritamente contra o vento (Fig. 26). Neste momento, as rosas dos ventos se posicionarão novamente de lado em relação ao vento e pararão até que o vento mude novamente de direção.
Outros dispositivos engenhosos são usados para girar as grandes rodas eólicas das modernas turbinas eólicas de alta velocidade contra o vento. Em qualquer vento, eles movem a roda do vento com cuidado e suavidade contra o vento. Normalmente, os mecanismos internos giram a cabeça em relação à torre a uma velocidade muito baixa, uma revolução completa em poucos minutos. Em grandes turbinas eólicas, a cabeça é direcionada ao vento por meio de um motor elétrico controlado por um pequeno cata-vento. Quando a direção do vento muda, o cata-vento gira e fecha a linha elétrica, ligando automaticamente o motor elétrico. O motor elétrico irá parar somente quando a linha for desconectada. E isso acontecerá quando o cata-vento estiver posicionado ao longo do fluxo de ar e a roda eólica estiver posicionada de frente para o vento. Esses são os principais dispositivos das turbinas eólicas modernas para girar automaticamente a roda do vento na direção do vento. No entanto, o vento pode mudar não só a sua direção, mas também a sua velocidade. Consequentemente, a força da pressão na roda eólica também muda. À medida que a velocidade do vento aumenta, o número de revoluções da roda eólica aumenta. Eles podem atingir valores elevados. Isto é perigoso não só para a resistência da roda, mas também para toda a instalação e as máquinas a ela ligadas. Para evitar isso, as turbinas eólicas modernas são equipadas com dispositivos especiais que entram em ação em altas velocidades do vento. Eles garantem que com a intensificação do vento o número de rotações da roda eólica não aumente e, em caso de tempestade, ela pare. O método mais simples de limitar a velocidade de uma roda eólica é que, quando há vento em uma determinada velocidade, ela começa a se afastar parcialmente do vento. À medida que a velocidade do vento aumenta, a roda eólica gira para um ângulo cada vez mais significativo e, durante uma tempestade, fica posicionada com a borda voltada para o fluxo de ar e para. Ao mesmo tempo, as molas de controle são esticadas ou um peso especial é levantado, que, quando a velocidade do vento diminui, traz novamente a roda eólica contra o vento. Regular a velocidade movendo toda a roda eólica para fora do vento é normalmente usado apenas em turbinas eólicas de baixa velocidade com pequenas rodas eólicas. Para regular a velocidade de grandes turbinas eólicas de alta velocidade, não são as rodas eólicas que são retiradas do vento, mas as asas individuais ou suas partes finais, iguais a 1/4 ou 1/8 do comprimento total da asa. Atualmente, a forma mais avançada é regular turbinas eólicas de alta velocidade por meio de superfícies aerodinâmicas especiais - estabilizadores, que são fixados nas partes rotativas das asas em racks. Os estabilizadores são controlados por pesos centrífugos localizados no interior das asas. As cargas são muito sensíveis às mudanças na velocidade da roda eólica e, portanto, à velocidade do vento. Um leve movimento dos pesos centrífugos faz com que os estabilizadores girem, sobre os quais surge uma força do vento contrário, girando as pontas das pás assim como um pequeno leme gira um grande barco. Quando as partes rotativas das asas saem do vento, o número de revoluções da roda eólica diminui. Este regulamento original foi desenvolvido por cientistas e designers soviéticos sob a liderança do Honrado Trabalhador da Ciência e Tecnologia, Prof. G. X. Sabinina e prof. N. V. Krasovsky. É usado na maioria das modernas turbinas eólicas de alta velocidade com potência de 10 a 1000 quilowatts. Inventor A.G. Ufimtsev e prof. V. P. Vetchinkin propôs regular a velocidade das rodas eólicas das turbinas eólicas de alta velocidade, removendo as asas do vento devido à pressão do fluxo de ar sobre elas. Em ventos fortes, as asas, como os cata-ventos, podem girar em relação aos eixos oscilantes, permitindo a passagem livre do fluxo de ar. A necessária uniformidade de rotação da roda eólica com esta regulação é conseguida através do funcionamento da chamada bateria inercial, ou, mais simplesmente, de um volante incluído na transmissão. Girando rapidamente, o disco acumulador absorve o excesso de energia quando a velocidade do vento aumenta e libera essa energia para as máquinas em funcionamento quando a velocidade do vento diminui. Tal regulação é instalada, por exemplo, nas turbinas eólicas 1-D-18 do sistema Ufimtsev-Vetchinkin (Fig. 27).
Em pequenas turbinas eólicas de alta velocidade, a rotação das asas é realizada devido a forças centrífugas adicionais que surgem em pesos especiais fixados nas asas próximos ao eixo da roda eólica. Este dispositivo, de execução simples e conceito muito original, foi proposto pelo laureado V. S. Shamanin. Estes são os mecanismos automáticos básicos das modernas turbinas eólicas de palhetas, com a ajuda dos quais as rodas eólicas são instaladas no vento e mantêm a velocidade determinada em altas velocidades. Autor: Karmishin A.V. Veja outros artigos seção Fontes de energia alternativa. Leia e escreva útil comentários sobre este artigo. Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica: Couro artificial para emulação de toque
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