風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行速度問題

1、設(shè)風(fēng)速為V;

2、設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)葉有效線速度為ωr，ω為風(fēng)機(jī)角速度，r為風(fēng)葉有效半徑;

3、風(fēng)葉受到風(fēng)的推力F;

4、則風(fēng)葉吸收的風(fēng)能功率為P=Fωr;

5、風(fēng)葉受到風(fēng)的推力F是風(fēng)機(jī)風(fēng)葉有效線速度為ωr的函數(shù)：

1)當(dāng)風(fēng)葉有效線速度為ωr=0，風(fēng)葉受到風(fēng)的推力F最大;

2)當(dāng)風(fēng)葉有效線速度與風(fēng)速為V相等同步，即ωr=V，風(fēng)葉受到風(fēng)的推力F最小為零;

3)風(fēng)葉受到風(fēng)的推力F，是風(fēng)葉線速度與風(fēng)速V的相對(duì)速度(V-ωr)的函數(shù)：

A、設(shè)F∝V-ωr;

B、設(shè)F=1/2×ρS(V-ωr)^2;

6、風(fēng)葉吸收的風(fēng)能功率為P=Fωr，風(fēng)的推力F一定，ωr越大，風(fēng)能吸收功率P越大;

7、所以風(fēng)葉吸收的風(fēng)能功率P=Fωr，隨著ωr增大，F(xiàn)下降，風(fēng)葉吸收風(fēng)能的功率P≤(F+ωr)/2;

8、所以風(fēng)葉吸收風(fēng)能的功率P最大值Pm時(shí)的線速度ωr：

A、F=ωr，V-ωr=ωr，ωr=V/2;

B、F=ωr，1/2×ρS(V-ωr)^2=ωr，ωr=(V+1/ρS) - √V/2ρs+(1/2ρs)^2;

9、也就是說，風(fēng)力發(fā)電時(shí)，風(fēng)葉有效線速度是風(fēng)速V的1/2，或者風(fēng)葉線速度是(V+1/ρS) - √V/2ρs+(1/2ρs)^2

10、上述結(jié)論是個(gè)理論數(shù)值范圍。

我想說明幾個(gè)問題：

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)葉上線速度大于風(fēng)速的部分，不吸收風(fēng)能;

2、如果風(fēng)力速度小，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速要調(diào)低，風(fēng)力速度大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速要調(diào)高，它們之間應(yīng)該有一個(gè)確定的關(guān)系，在同樣的風(fēng)速下，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，可以獲得最大風(fēng)能功率;

3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)，要求其轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)力速度能實(shí)現(xiàn)最佳調(diào)速，而且輸出得電壓、頻率卻要恒定;

4、作為發(fā)電機(jī)的同步機(jī)，缺點(diǎn)是速度恒定;

5、作為發(fā)電的異步電機(jī)，轉(zhuǎn)速可以再一定范圍內(nèi)變化，但是速度變化有限;

6、用繞線式異步發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍可以增大很多;

7、在風(fēng)速變化強(qiáng)烈的環(huán)境下，依靠發(fā)電機(jī)自身的速度調(diào)節(jié)范圍有限，必須通過傳動(dòng)比調(diào)速;

8、風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可以增大極數(shù)，降低發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速;

9、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是一個(gè)方面，楓葉的設(shè)計(jì)更是個(gè)有技術(shù)有理論的問題;

10、在風(fēng)葉上，不同轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的部位線速度不同，有一個(gè)最佳吸收風(fēng)能的部位半徑，風(fēng)速不同最佳部位半徑不同，所以風(fēng)能的利用率不僅是電機(jī)轉(zhuǎn)速的跟隨調(diào)速問題，也與風(fēng)葉的設(shè)計(jì)有很大關(guān)系;