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(shuō),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(shuō)明幾個(gè)問(wèn)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(guò)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(guò)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(wèn)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(wèn)題,也與風(fēng)葉的設(shè)計(jì)有很大關(guān)系;