Вы сейчас просматриваете Приборы и приспособления, используемые при экспериментальных исследованиях ветротурбины с вертикальной осью вращения

Приборы и приспособления, используемые при экспериментальных исследованиях ветротурбины с вертикальной осью вращения

Содержание

Для проведения экспериментальных исследований ветротурбины с вертикальной осью вращения были использованы специальные приборы и приспособления.

Измерения проводились над оборудованием с учетом следующих характеристик и факторов:

  • Тип лопастей турбины «Колокол».
  • Высота ветровой турбины 2 метра.
  • Диаметр ветровой турбины 1 метр.
  • Лопасти изготовлены из стеклопластика.
  • Измерения производились на открытом воздухе.

Определение средней скорости воздушного потока

Генерация электроэнергии с помощью ветра, является актуальным альтернативным источником энергии.

Вертикальные ветровые турбины являются оптимальным решение для установки электрогенераторов на крышах зданий.

На рисунке 1 представлена, экспериментальная установка:

Рисунок 1 – Общий вид экспериментальной установки с тремя лопастями типа «Колокол» на крыше жилого дома
Рисунок 1 – Общий вид экспериментальной установки с тремя лопастями типа «Колокол» на крыше жилого дома

Для определения средней скорости воздушного потока в регистрируемый период времени были использованы:

  • Секундомер для фиксации времени.
  • Два чашечных анемометра марки МС-13 ГОСТ 6376-74.

Принципы, применяемые для измерения средней скорости:

  • Анемометры располагались по краям установки на половине высоты ветротурбины.
  • При возникновении ветра одновременно включались оба анемометра и секундомер.
  • В результате измерений получали среднюю скорость воздушного потока в исследуемый промежуток времени, который был разным в зависимости от длительности действия воздушного потока.

Для определения мощности ветротурбины необходимо знать вращающий момент и угловую скорость вращения.

В целях определения угловой скорости вращения ветротурбины использовались:

  • Геркон.
  • Четыре магнитика, которые закрепляются на валу турбины.

Геркон, это электромеханическое устройство, представляющее собой пару ферромагнитных контактов, запаянных в стеклянную колбу.

Собранная измерительная схема работает следующим образом:

  • При поднесении к геркону постоянного магнита контакты замыкались.
  • Каждое замыкание контактов фиксировалось калькулятором.
  • Число, полученное калькулятором, поделенное на 4 соответствовало количеству оборотов вала ветротурбины.

Это позволило определять количество оборотов ветротурбины с точностью до 1/4 оборота вала.

На рисунке 2 приведена реализация данной измерительной схемы:

Рисунок 2 – Устройство для определения угловой скорости вращения вала
Рисунок 2 – Устройство для определения угловой скорости вращения вала

где

  • 1 – геркон.
  • 2 – магнитик.
  • 3 — вал ветротурбины, на котором закреплены четыре магнитика.

Определение вращающего момента вала ветротурбины

Для определения вращающего момента вала ветротурбины использовались:

  • Динамометр марки ДОСМ.
  • Тормозные колодки с прижимным винтом.
  • Рычаг, шарнирно закрепленный на валу ветротурбины при помощи подшипника.

В конструкции измерителя предусмотрены следующие моменты:

  • Расстояние от оси вала ветротурбины до точки приложения усилия к динамометру (величина рычага) составляло 0,204 м.
  • Прижимным винтом регулировалось давление тормозных колодок на вал ветротурбины.

При использовании силы трения скольжения, которая пропорциональна силе давления тормозных колодок на вал, создавались условия изменения усилия на динамометр, и частоты вращения вала ветротурбины.

Вращение ветротурбины изменялось в пределах от свободного вращения ветротурбины до полной ее остановки.

Система для измерения состоит из:

  • Динамометра.
  • Рычаг, который давит на динамометр, шарнирно закрепленный на валу ветротурбины при помощи подшипника, без тормозных колодок.

Данная система показана на рисунке З:

Рисунок 3 - Устройство для определения вращающего момента без тормозных колодок
Рисунок 3 - Устройство для определения вращающего момента без тормозных колодок

где

  • 1 — вал ветротурбины
  • 2 — рычаг.
  • 3 – подшипник.
  • 4 – динамометр.

Изменение силы трения между тормозными колодками н валом ветротурбины регулировалось затяжным винтом, рисунок 4:

Рисунок 4 – Устройство для определения вращающего момента с тормозными колодками
Рисунок 4 – Устройство для определения вращающего момента с тормозными колодками

где

  • 1 — вал ветротурбины.
  • 2 – рычаг.
  • 3 — тормозные колодки.
  • 4 – динамометр.

Таким образом, полученные экспериментальным путем значения вращающего момента и угловой скорости вращения вала экспериментальной ветротурбины, позволят вычислить ее мощность.

Следовательно мощность ветрогенератора определяем по формуле:

Формула 1
(1)

где

  • N — мощность установки (Вт).
  • Мвω — вращающий момент на валу ветротурбины (кНм).
  • ω0 — оптимальная угловая скорость вращения вала ветротурбины (1/с).

Список литературы

  1. Патент №2074980 Российская Федерация, МПК F03D3/04, Ветродвигатель с лопастями «Колокол» или «Аякс» / Хозяинов Б.П., Хозяинов Д.Б., № 98113538, заявлен 07.07.1998 года, опубликован 27.08.1999 года, Бюллетень № 24.
  2. Хозяинов Б.П., Березин М.А., Методика проведения испытаний моделей ветроэнергетической установки в аэродинамической трубе 3-АТ-17, 5/3 фирмы УНИКОН // Вестник КузГТУ, 2000 год, №4, страницы 38-42.
  3. Хозяинов Б.П., Березин М.А., Ветроэнергетика. Аэродинамика установки с вертикальной осью ветротурбины. — Кемерово КузГТУ, 2009 год, страница 284.
  4. Использование микро гидро и ветроэлектростанций при строительстве в неосвоенных районах.

Источник: Приборы и приспособления, используемые при экспериментальных исследованиях ветротурбины с вертикальной осью вращения / Б.П. Хозяинов // Вестник КузГТУ, 2012 год, №5, страницы 179-181.

Статья в редактируемом формате

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов, большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.ru Сайт: https://gekoms.org