Учебное пособие 1224

потребителей: телерадиоприёмной аппаратуры, осветительных приборов, электрообогревателей и т.д.

Ветровой поток, проходящий через площадь F,

ометаемую лопастями ветродвигателя имеет энергию Е = m w2 / 2 , Дж,

где w – скорость ветра, м/с, m – масса воздуха. За секунду через площадь F протекает масса

m = ρ w F кг/с,

где ρ = р / RT – плотность воздуха, кг/м3, р – атмосферное давление, Па, R = 287, Дж/(кг.К) – газовая постоянная, T – абсолютная температура, К.

Для лопастного ветрового колеса площадь F

определяется через длину лопасти L: F = π L2.

Соответственно электрическая мощность N, развиваемая

ВЭУ, определяется формулой

N = ηв ηэг ρ π L2 w3/2 , Вт,

N Cp/ F w3 , Вт, 2

N T , Bт,

где ηв – КПД ветродвигателя, ηэг - электрический КПД ветрогенератора и преобразователя ( в пределах 0,70…0,85), С/р – параметр характеризующий эффективность использования ветроколесом энергии ветрового потока Т - реальный крутящий момент ветроколеса.

Максимальный крутящий момент ветроколеса

Tmax Fmax/ L, Нм

Fmax/ CF/ F , Н

CF/ 4a(1 a),

a (w w1) , w

где F/max – сила действующая на ветроколесо, С/F – Коэффициент лобового сопротивления, a – коэффициент индукции или возмущения, w1 – скорость ветра за

29

ветроколесом (0,4 – 0,6)w, м/с.

Реальный крутящий момент ветроколеса

T CT/Tmax ,Нм

где – коэффициент крутящего момента (0,7 – 0,85). Время за которое лопасть перемещается на расстояние,

отделяющее от соседней лопасти

где n/ - количество лопастей ветроколеса, n – число оборотов в минуту ветроколеса.

Скорость ветра меняется в течение суток, испытывает сезонные и другие изменения. Соответственно меняется мощность, вырабатываемая ветровыми электростанциями, имеют место набросы и провалы их доли электроэнергии в нагрузке энергосистемы. Поэтому для поддержания частоты тока необходимо иметь в составе энергосистемы запас резервных мощностей. Проще всего эта задача решается при совместной работе на энергосистему ветровых и гидравлических станций, в том числе ГАЭС. Избыточная энергия, которая вырабатывается ВЭС в часы минимального потребления энергосистемой, может аккумулироваться закачкой воды в расположенный выше бассейн. Ее можно использовать для закачки сжатого воздуха в подземные резервуары, или вырабатывая водородное топливо электролизом воды.

3.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.1.Ознакомиться со схемой лабораторного стенда и правилами проведения эксперимента.

3.2.Получить экспериментальные данные.

3.3.Используя результаты эксперимента произвести расчет основных параметров ветроэнергетической установки. данные занести в таблицу.

3.4.Построить графики ηв=f(Z), N=f(ω), T=f(w) и

30

объяснить эти зависимости.

Рис. 4. Принципиальная схема лабораторного стенда

Контрольные вопросы

1.В чём заключается принцип работы ВЭУ?

2.Из каких основных частей состоит ВЭУ?

3.Для чего предназначена поворотная платформа?

4.Какая конструктивная часть ВЭУ позволяет избежать поломки установки при буревых ветрах?

5.Какие существуют основные схемы работы ВЭУ переменного тока?

6.Где целесообразно размещать ветроэнергетические установки?

7.Объяснить зависимости между параметрами ветроэнергетической установки.

31