Почему у ветрогенератора три лопасти
Пускай, ветрогенераторы – это далеко не самый популярный источник энергии на отечественных просторах, однако отыскать человека, который ни разу бы не видел такой установки, все-таки сложно. При этом каждый должен был так или иначе обращать внимание на то, что у ветрогенераторов всегда три лопасти.
Возникает справедливый вопрос: почему именно столько, а не меньше или не больше?
На самом деле все не так просто, как кажется на первый взгляд. В действительности существует множество видов ветрогенераторов. Люди достаточно активно используют как конструкцию с двумя, так и конструкцию с четырьмя лопастями. Однако, в промышленности прижилась главным образом 3-лопастная конструкция ветрогенератора. Главная причина тому кроется в физике.
В целом можно сказать, что 3-лопастная конструкция ветрогенератора – это компромисс. Выбор количества лопастей зависит от соотношения крутящего момента и скорости вращения лопастей установки. Конкретно в этом случае крутящий момент – это физическая величина, которая отражает силу воздействия ветра на ротор генератора. Простым языком: количество лопастей напрямую связано с эффективностью генератора и скоростью его вращения. При этом чем выше будет крутящий момент, тем лучше.
В итоге получается, что ветрогенераторы с двумя лопастями вращаются слишком быстро, но дают небольшой крутящий момент, а значит производят мало электроэнергии. Единственное преимущество таких установок в том, что они могут работать даже при самом слабом ветре. Генераторы с четырьмя лопастями вращаются очень медленно, но дают заметно больше крутящего момента, а вместе с тем и энергии. Однако, эффективно работать такие могут только при самом сильном ветре. Хуже того, прирост крутящего момента у 4-лопастного генератора недостаточно высок, относительно модели с 3 лопастями.
Вот и получается, что ветрогенератор на 3 лопасти – это золотая середина. Такой дает достаточно энергии, имеет высокий крутящий момент и приемлемую скорость вращения. Одинаково хорошо работает как при слабом, так и при сильном ветре. При этом не теряет своей эффективности из-за нерационально возросшей массы лопастного механизма.
Источник:
46 комментариев
9 месяцев назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена9 месяцев назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена9 месяцев назад
Сперва немного теории про генераторы - все генераторы начинают сколь либо заметно вырабатывать ток только при некоемом пороговом значении частоты оборотов, тем не менее по мере приближения к этому пороговому значению, нагрузка на вал всё возрастает.
Перейдём к лопастям?
Рассматривать будем только одну лопасть (вторая насажена симметрично и интереса не представляет)
Давайте рассмотрим ОДНУ лопасть в двух вариантах насаживания на ось - одна сразу прикреплена к оси, а вторая, точно такая же на невесомой штанге (тот же рычаг, только в профиль))) и вынесена далеко от оси вращения. Сравним результаты? Осная лопасть имеет ту же тягу на смещение, но из за маленького рычага хуже двигает полезную нагрузку, нежели вынесенная на штанге лопасть; зато осная лопасть быстрее вращается при незначительной полезной нагрузке (ну при одинаковой полезной парусности за единицу смещения выдаёт бОльший угол поворота).
Теперь давайте рассмотрим новую схему - длинную лопасть? Представим её как осную лопасть и насаженную на штангу (на самом деле осную лопасть) вынесенную лопасть. Представили? А теперь давайте её сломаем пополам? Сломали? А теперь приклейте на изоленту отломленные половинки к оси, теперь мы имеем на оси две осевых лопасти. Что изменилось по отношению к неломанной длинной лопасти? При слабых ветрах и/или большой полезной нагрузке всё стало куда как хуже (рычага не хватает провернуть), зато при сильных ветрах и/или слабой полезной нагрузке всё становится лучше.
Какую схему выбрать при одинаковом расходе материалов? Прежде всего зависит от минимальной пороговой нагрузки, затем от силы ветра в регионе. Если у вас едва дует, то берите поменьше лопастей (худо бедно, но электрогенератор будет всё время крутиться); если вы живете в прибрежной антарктиде с постоянными сильными ветрами, то при сохранении затраченных материалов, лучше резко увеличить количество лопастей.
Удалить комментарий?
Удалить Отмена