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bdlhz618的博客

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个人简历 具有深厚的专业理论知识和丰富的实践经验,勤于思考,富于创新,在长期的工作实践中,始终注重研究和探索,通过多年的艰辛努力和实验,在技术革新与发明创造方面有所突破,研制成功《风力飞行器》(201110319692.2)。《调桨长的万向风车》(201210393482.2)。

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调节桨距不如调节桨长  

2012-07-12 09:25:52|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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调节桨距不如调节桨长

水平轴螺旋桨式风力发电机常用的工作模式有定浆变速、变浆定速、变速变浆等,小型风力发电机多用定浆变速模式,即浆叶是固定在转轴上的,风小转速低、风大转速高,当风速过高时还可以通过失速来扼制转速的飙升、保护发电机,也可认为是定浆变速加失速模式。

大中型风力机广泛使用的调速技术是变浆距调节技术,其基本原理就是调节翼型的浆距角β(增加或减少Δβ),使攻角α维持在不失速状态;或者调节合适的Δβ以选择合适的浆距角从而获得最大功率输出。简而言之,就是通过浆距角β(增加或减少Δβ)的调节,使攻角不至于受风速的影响,始终处于最佳状态,提高风力机的效率,从而增加风力机的输出功率。

实际上,水平轴螺旋桨式风力发电机采用调节翼型的浆距,用提高风力机的效率,来获得最大功率输出,是十分有限的。

下面是一幅翼型的升力系数与阻力系数随攻角的变化曲线图,在曲线中可看出,翼型在攻角α大于15度时开始失速,升力骤然下降,阻力大幅上升,开始失速的攻角α的值称为失

速角。

调节桨距不如调节桨长 - 风的力量 - bdlhz618的博客

 

仔细分析一下就会发现,攻角的可调范围只有-5~15度范围,还要通过浆距角β(增加或减少Δβ)的调节改变攻角,如果再考虑到风速变化的速度和控制参数的反应滞后,不难看出,这种控制一定是很不理想的。

如果将调节桨距改为调节桨长,情况会怎样呢?

桨长的平方与输出功率成正比,也就是说,桨长增加一倍,输出功率就增加四倍;如果让输出功率固定(例如,定为额定输出功率),那么,桨长增加一倍,输入的风速就可以降低1.6倍。这就是说,如果额定功率是1K瓦的风力发电机(只有在10米/秒的风速下,才能达到一千瓦),现在只要6米/秒,就能达到一千瓦。而风速高于6米/秒时,叶片就缩短,从而保证恒功率输出。

有人可能会问,那为什么水平轴螺旋桨风车要采用变桨距而不采用变桨长呢?这是由于螺旋桨风车的结构决定的,其叶片的受力状况,所用材料等,完全不适合变桨长。不难想象,风车叶片本来就容易折断,再加长就更弱不禁风了。

然而,两叶桨万向风车的结构和受力状况,以及所用材料,正好与水平轴螺旋桨风车相反,所以完全不必担心因叶片加长所带来的问题,尽可以加长到几十,甚至上百米。

期望万向风车能开创风能利用新时代!

(以上部分资料来源于鹏芃科技)


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