Характеристики ветроагрегата

3.1. Аэродинамические характеристики ветродвигателей

Исследования аэродинамических качеств ротора той или иной системы производятся опытным путем либо в аэродинамической трубе, либо в природных условиях на вышке, оборудованной специальными измерительными приборами.

На основании экспериментальных данных строят характеристики ротора, в зависимости от его быстроходности, для коэффициента использования энергии ветра, крутящего момента и лобового давления.

Эти характеристики строятся в относительных (безразмерных) величинах, их называют универсальными характеристиками. Они дают возможность сравнивать различные типы роторов.

Универсальные характеристики представляют собой графики

В этих характеристиках абсциссой является быстроходность.

На оси ординат откладывается коэффициент использования энергии ветра ; относительный крутящий момент ; относительный коэффициент лобового давления на лопасти .

Характеристики строят для различных углов установки лопасти.

Относительный крутящий момент определяется с помощью уравнений

, (17)

где - крутящий момент, определенный экспериментально;

R_р – радиус ротора.

Относительный коэффициент лобового давления определяется с помощью уравнения

, (18)

где - лобовое давление, определенное экспериментально.

Вид безразмерных характеристик представлен на рис.9.

Рис. 9. Основные безразмерные характеристики ветродвигателя

Основными величинами, характеризующими аэродинамические свойства ротора, являются:

- максимальный крутящий момент, развиваемый ротором;

- крутящий момент, развиваемый ротором при нормальной его быстроходности;

- начальный момент, или момент трогания с места, когда ;

- то число быстроходности, при котором ; определяется точкой пересечения характеристики моментов с горизонтальной осью и называется синхронным модулем;

- то величина быстроходности, при которой максимален коэффициент использования энергии ветра.

Следует отметить, что проведенные исследования показали:

1. Число лопастей ротора мало влияет на коэффициент использования энергии ветра. Так, для двухлопастных роторов , а для шестилопастных роторов .

2. Наиболее сильно отражается изменение числа лопастей на быстроходности. Например, шестилопастной ротор имеет при в то время как двухлопастной ротор имеет , т. е. почти в два раза большую.

3. Число лопастей ротора сильно влияет на страгивающий момент. Например, шестилопастной ротор при страгивании имеет начальный крутящий момент а двухлопастной - , т. е. в 6,7 раза меньше.

4. Лобовое давление многолопастных ветродвигателей при страгивании ротора значительно выше, чем при работе; у быстроходных двигателей наоборот: лобовое давление при страгивании незначительно, а при работе достигает максимума и затем, с возрастанием числа оборотов понижается весьма незначительно.

3.2. Рабочие характеристики ветроагрегата

Основными характеристиками ветроагрегата являются развиваемый им момент, мощность и частота вращения.

Наиболее распространены мощностные характеристики типа , характеристики лобового давления , моментные характеристики .