Secara historis, unit stasioner pertama yang menggunakan energi angin adalah kincir angin, yang secara manual dipandu oleh angin. Badan kerja utamanya adalah roda multi-bilah dengan sumbu rotasi horizontal, dipasang ke arah angin. Turbin angin seperti itu banyak digunakan pada Abad Pertengahan dan kemudian untuk menggiling biji-bijian, mengangkat dan memompa air, serta untuk menggerakkan beberapa industri. Kincir angin besar buatan pabrik dengan kecepatan angin tinggi dapat mengembangkan daya hingga 60 kW. Pada abad ke-19, jumlah kincir angin di Rusia melebihi 200 ribu, total kapasitasnya sekitar 1,3 juta kW, dan pada tahun 1930 ada lebih dari 800 ribu di antaranya di Uni Soviet.
Roda angin dari turbin angin impeller: 1 - berbilah banyak, 2 - berbilah tiga, 3 - berbilah dua, 4 - berbilah tunggal dengan penyeimbang
Saat ini dikenal berbagai jenis kincir angin - turbin angin(). Turbin angin dengan roda angin bersayap dan sumbu rotasi horizontal banyak digunakan. Di antara mereka, turbin angin berbilah dua dan tiga telah menerima perkembangan terbesar. Torsi roda angin diciptakan oleh gaya angkat yang dihasilkan ketika aliran udara mengalir di sekitar profil sudu. Akibatnya, energi kinetik aliran udara di dalam area yang disapu oleh sudu-sudu diubah menjadi energi mekanik putaran kincir angin.
kincir angin
kincir angin
Daya yang dikembangkan pada sumbu roda angin sebanding dengan kuadrat diameternya dan pangkat tiga kecepatan angin. Menurut teori klasik N.E. Zhukovsky untuk roda angin yang ideal, faktor pemanfaatan energi angin £ = 0,593. Artinya, yang ideal (dengan jumlah bilah tak terbatas) dapat mengekstraksi 59,3% energi yang melewati penampang melintangnya. Pada kenyataannya, pada prakteknya, untuk roda kecepatan tinggi terbaik, nilai maksimum faktor pemanfaatan energi angin mencapai 0,45-0,48, dan untuk roda kecepatan rendah, hingga 0,36-0,38.
Karakteristik penting dari roda angin adalah kecepatannya Z, yang merupakan rasio kecepatan ujung sudu dengan kecepatan aliran angin. Ujung sudu biasanya bergerak pada bidang roda angin dengan kecepatan beberapa kali lebih tinggi dari kecepatan angin. Nilai kecepatan optimal untuk roda dua bilah adalah 5-7, untuk roda tiga bilah - 4-5, untuk roda enam bilah - 2,5-3,5. kincir angin
Dari karakteristik desain, kekuatan kincir angin terutama dipengaruhi oleh diameternya, serta bentuk dan profil bilahnya. Daya sedikit bergantung pada jumlah bilah. Frekuensi putaran kincir angin berbanding lurus dengan kecepatan dan kecepatan angin serta berbanding terbalik dengan diameternya. Ketinggian bagian tengah roda juga memengaruhi jumlah daya, karena kecepatan angin bergantung pada ketinggian.
Daya, sebagaimana dicatat, sebanding dengan kecepatan angin dengan kekuatan ketiga. Pada kecepatan angin desain ke atas, pengoperasian turbin angin dengan daya terukur dipastikan. Pada kecepatan angin di bawah kapasitas desain turbin angin, dapat mencapai 20-30% dari nilai nominal atau kurang.
Dalam kondisi operasi seperti itu, kerugian energi yang besar terjadi pada generator karena efisiensinya yang rendah. pada beban rendah, dan pada generator asinkron, di samping itu, arus reaktif besar terjadi, yang harus dikompensasi. Untuk menghilangkan kekurangan ini, beberapa turbin angin menggunakan 2 generator dengan daya pengenal 100 dan 20 - 30% dari daya pengenal turbin angin. Dalam angin sepoi-sepoi, generator pertama dimatikan. Pada beberapa turbin angin, generator kecil juga memungkinkan untuk mengoperasikan pembangkit pada kecepatan angin rendah pada kecepatan rendah dengan faktor pemanfaatan energi angin yang tinggi. kincir angin
Pemasangan roda angin di angin, mis. tegak lurus terhadap arah angin, diproduksi dalam satuan daya yang sangat rendah dengan bantuan ekor (ekor), dalam satuan daya kecil dan menengah - melalui mekanisme windrose, dan dalam instalasi besar modern - oleh khusus sistem orientasi yang menerima impuls kontrol dari sensor arah angin (baling-baling cuaca) yang dipasang di bagian atas nacelle turbin angin. Mekanisme windrose adalah satu atau dua kincir angin kecil, yang bidang putarannya tegak lurus dengan bidang putaran roda utama, bekerja untuk menggerakkan worm yang memutar platform kepala turbin angin hingga windroses terletak pada bidang yang sejajar. ke arah angin.
Bersayap dengan sumbu rotasi horizontal dapat ditempatkan di depan menara dan di belakangnya. Dalam kasus terakhir, bilah mengalami aksi berulang yang konstan dari gaya variabel saat melewati bayangan menara, yang pada saat yang sama secara signifikan meningkatkan tingkat kebisingan. Sejumlah metode digunakan untuk mengontrol daya dan membatasi kecepatan putaran kincir angin, termasuk rotasi bilah atau bagiannya di sekitar sumbu longitudinalnya, serta penutup, katup pada bilah, dan metode lainnya. kincir angin
Keuntungan utama dari turbin angin dengan sumbu rotasi horizontal kincir angin adalah kondisi aliran udara di sekitar sudu konstan, tidak berubah ketika kincir angin berputar, tetapi hanya ditentukan oleh kecepatan angin. Oleh karena itu, selain nilai faktor pemanfaatan energi angin yang cukup tinggi, turbin angin tipe sayap saat ini paling banyak digunakan.
Rotor Savonius: a) berbilah dua, b) berbilah empatJenis turbin angin lainnya adalah rotor Savonius.
Torsi terjadi ketika rotor Savonius mengalir di sekitar rotor karena perbedaan resistansi bagian cembung dan cekung. Rotor Savonius. Rodanya sederhana, tetapi memiliki faktor pemanfaatan energi angin yang sangat rendah - hanya 0,1 - 0,15. kincir angin
Pembangkit listrik tenaga angin () dengan rotor vertikal: a - berbentuk F, b - berbentuk L, c - dengan bilah lurus. 1 - menara (poros), 2 - rotor, 3 - ekstensi, 4 - penyangga, 5 - transmisi torsi
Dalam beberapa tahun terakhir, di sejumlah negara asing, terutama di Kanada, mereka mulai mengembangkan turbin angin dengan rotor Darrieus, diusulkan di Prancis pada tahun 1920. Rotor Darrieus ini memiliki sumbu rotasi vertikal dan terdiri dari dua hingga empat bilah melengkung. .
Baling-baling membentuk struktur spasial yang berputar di bawah aksi gaya angkat yang timbul pada bilah dari aliran angin. Pada rotor Darrieus, faktor pemanfaatan energi angin mencapai nilai 0,30 – 0,35. Baru-baru ini, pengembangan mesin putar Darrieus dengan bilah lurus telah dilakukan.
Kincir angin dengan tipe vertikal
Keuntungan utama dari turbin angin Darrieus (rotor) adalah tidak memerlukan mekanisme orientasi angin. Mereka memiliki generator dan mekanisme lain yang ditempatkan agak tinggi di dekat pangkalan. Semua ini sangat menyederhanakan desain. Namun, kerugian organik yang serius dari turbin angin ini adalah perubahan yang signifikan dalam kondisi aliran di sekitar sayap selama satu putaran rotor Darrieus, yang berulang secara siklis selama operasi.
Hal ini dapat menyebabkan fenomena kelelahan dan menyebabkan kerusakan elemen rotor Darrieus dan kecelakaan serius, yang harus diperhitungkan saat merancang rotor Darrieus (terutama pada turbin angin berdaya tinggi). Selain itu, untuk memulai, mereka harus dilepaskan.
Ketergantungan faktor pemanfaatan energi angin £, pada kecepatan Z untuk berbagai kincir angin ditunjukkan pada gambar.
Ketergantungan khas faktor pemanfaatan energi angin £ pada kecepatan roda angin Z: 1 - roda angin bersayap yang ideal; 2,3 dan 4 - turbin angin impeller dua, tiga dan multi-bilah; 5 - rotor Darier; 6 - Rotor Savonius; 7 - roda angin empat bilah dari pabrik Denmark
Terlihat bahwa roda dua dan tiga dengan sumbu rotasi horizontal memiliki nilai terbesar. Bagi mereka, £ tinggi dipertahankan dalam berbagai kecepatan Z. Yang terakhir ini penting, karena turbin angin harus beroperasi pada kecepatan angin yang bervariasi dalam batas yang lebar. Itulah sebabnya instalasi jenis ini telah menerima distribusi terbesar dalam beberapa tahun terakhir.
Sebagian besar jenis turbin angin telah dikenal begitu lama sehingga sejarah tidak menyebutkan nama penemunya.
Jenis turbin angin:
Jenis utama turbin angin ditunjukkan pada gambar. Mereka dibagi menjadi dua kelompok:
turbin angin dengan sumbu rotasi horizontal (tipe baling-baling) (2...5);
turbin angin dengan sumbu rotasi vertikal (korsel: berbilah (1) dan ortogonal (6)).
Jenis turbin angin baling-baling hanya berbeda dalam jumlah sudu.
bersayap
Untuk turbin angin baling-baling, efisiensi terbesar yang dicapai ketika aliran udara tegak lurus terhadap bidang rotasi bilah-sayap, diperlukan perangkat untuk memutar sumbu rotasi secara otomatis.
Untuk tujuan ini, sayap stabilizer digunakan.
Turbin angin carousel memiliki keuntungan bahwa mereka dapat bekerja ke segala arah angin tanpa mengubah posisinya.
Faktor pemanfaatan energi angin (lihat gambar) dari turbin angin baling-baling jauh lebih tinggi daripada komidi putar.
Pada saat yang sama, komidi putar memiliki lebih banyak torsi.
Ini maksimum untuk unit berbilah korsel, pada kecepatan angin relatif nol.
Penyebaran turbin angin bersayap dijelaskan oleh besarnya kecepatan putarannya.
Mereka dapat langsung dihubungkan ke generator arus listrik tanpa pengganda.
Kecepatan putaran turbin angin baling-baling berbanding terbalik dengan jumlah sayap, oleh karena itu, unit dengan lebih dari tiga bilah praktis tidak digunakan.
korsel
Perbedaan aerodinamis memberikan komidi putar keunggulan dibandingkan kincir angin tradisional.
Dengan peningkatan kecepatan angin, mereka dengan cepat meningkatkan gaya traksi, setelah itu kecepatan rotasi menjadi stabil.
Turbin angin korsel berkecepatan rendah dan ini memungkinkan penggunaan sirkuit listrik sederhana, misalnya, dengan generator asinkron, tanpa risiko kecelakaan jika terjadi embusan angin yang tidak disengaja.
Kelambatan mengedepankan satu persyaratan yang membatasi - penggunaan generator multi-kutub yang beroperasi pada kecepatan rendah.
Generator semacam itu tidak banyak digunakan, dan penggunaan pengganda (pengganda [lat. Pengganda - pengganda] - gearbox step-up) tidak efektif, karena efisiensi yang rendah dari yang terakhir.
Keuntungan yang lebih penting dari desain korsel adalah kemampuannya, tanpa trik tambahan, untuk melacak "dari mana angin bertiup", yang sangat penting untuk aliran gerusan permukaan.
Turbin angin jenis ini dibangun di AS, Jepang, Inggris, Jerman, Kanada.
Turbin angin berbilah korsel adalah yang paling mudah dioperasikan. Desainnya memberikan torsi maksimum saat memulai turbin angin dan pengaturan otomatis kecepatan putaran maksimum selama operasi.
Dengan peningkatan beban, kecepatan rotasi menurun dan torsi meningkat hingga berhenti total.
Ortogonal
Turbin angin ortogonal, seperti yang diyakini para ahli, menjanjikan untuk energi skala besar.
Saat ini, kipas angin dari struktur ortogonal menghadapi kesulitan tertentu. Di antaranya, khususnya, masalah peluncuran.
Dalam instalasi ortogonal, profil sayap yang sama digunakan seperti pada pesawat subsonik (lihat Gambar 6).
Pesawat, sebelum "bersandar" pada gaya angkat sayap, harus berlari ke atas. Hal yang sama berlaku dalam kasus pengaturan ortogonal.
Pertama, Anda perlu membawa energi ke sana - putar dan bawa ke parameter aerodinamis tertentu, dan baru setelah itu, ia akan beralih dari mode mesin ke mode generator.
Daya lepas landas dimulai ketika kecepatan angin sekitar 5 m/s, dan daya terukur dicapai pada kecepatan 14...16 m/s.
Perhitungan awal turbin angin menyediakan penggunaannya dalam kisaran 50 hingga 20.000 kW.
Dalam instalasi realistis dengan kekuatan 2000 kW, diameter cincin di mana sayap bergerak akan menjadi sekitar 80 meter.
Turbin angin yang kuat memiliki dimensi yang besar. Namun, Anda bisa bertahan dengan yang kecil - ambil angka, bukan ukuran.
Dengan memasok setiap generator listrik dengan konverter terpisah, dimungkinkan untuk menjumlahkan daya keluaran yang dihasilkan oleh generator.
Dalam hal ini, keandalan dan kelangsungan hidup turbin angin meningkat.
TENAGA ANGIN
alat yang mengubah energi angin menjadi energi rotasi. Badan kerja utama turbin angin adalah unit yang berputar - roda yang digerakkan oleh angin dan terhubung secara kaku ke poros, yang rotasinya menggerakkan peralatan yang melakukan pekerjaan yang bermanfaat. Poros dipasang secara horizontal atau vertikal. Turbin angin biasanya digunakan untuk menghasilkan energi yang dikonsumsi secara berkala: saat memompa air ke tangki, menggiling biji-bijian, dalam jaringan listrik sementara, darurat dan lokal.
Referensi sejarah. Meskipun angin permukaan tidak selalu bertiup, berubah arah dan kekuatannya tidak konstan, turbin angin adalah salah satu mesin tertua untuk memperoleh energi dari sumber alami. Karena keandalan laporan tertulis kuno yang meragukan tentang turbin angin, tidak sepenuhnya jelas kapan dan di mana mesin tersebut pertama kali muncul. Tapi, dilihat dari beberapa catatan, mereka sudah ada sebelum abad ke-7. IKLAN Diketahui bahwa mereka digunakan di Persia pada abad ke-10, dan di Eropa Barat perangkat pertama jenis ini muncul pada akhir abad ke-12. Selama abad ke-16 tenda jenis kincir angin belanda akhirnya terbentuk. Tidak ada perubahan khusus yang diamati dalam desain mereka sampai awal abad ke-20, ketika, sebagai hasil penelitian, bentuk dan lapisan sayap pabrik meningkat secara signifikan. Karena mesin berkecepatan rendah berukuran besar, pada paruh kedua abad ke-20. mulai membangun turbin angin berkecepatan tinggi, yaitu mereka yang roda anginnya dapat membuat banyak putaran per menit dengan koefisien pemanfaatan energi angin yang tinggi.
Jenis turbin angin modern. Saat ini, tiga jenis utama turbin angin digunakan - drum, baling-baling (tipe sekrup) dan putar (dengan profil repeller berbentuk S).
Drum dan bersayap. Meskipun roda angin jenis drum memiliki tingkat pemanfaatan energi angin terendah dibandingkan dengan repeller modern lainnya, ini adalah yang paling banyak digunakan. Di banyak peternakan, itu digunakan untuk memompa air jika karena alasan tertentu tidak ada listrik utama. Bentuk khas dari roda seperti itu dengan bilah lembaran logam ditunjukkan pada gambar. 1. Roda angin drum dan baling-baling berputar pada poros horizontal, sehingga harus diubah menjadi angin untuk mendapatkan performa terbaik. Untuk melakukan ini, mereka diberikan kemudi - bilah yang terletak di bidang vertikal, yang memastikan putaran roda angin ke angin. Diameter roda turbin angin tipe baling-baling terbesar di dunia adalah 53 m, lebar maksimum bilahnya adalah 4,9 m. Roda angin terhubung langsung ke generator listrik dengan kapasitas 1000 kW, yang berkembang pada kecepatan angin minimal 48 km/jam. Bilahnya disesuaikan sedemikian rupa sehingga kecepatan putaran roda angin tetap konstan dan sama dengan 30 rpm dalam rentang kecepatan angin dari 24 hingga 112 km/jam. Karena fakta bahwa angin bertiup cukup sering di daerah di mana turbin angin tersebut berada, turbin angin biasanya menghasilkan ANGIN 50% dari daya maksimum dan memberi makan jaringan listrik publik. Turbin angin baling-baling banyak digunakan di daerah pedesaan terpencil untuk menyediakan listrik ke pertanian, termasuk mengisi baterai sistem komunikasi radio. Mereka juga digunakan di pembangkit listrik onboard pesawat dan peluru kendali.
Rotor berbentuk S. Rotor berbentuk S yang dipasang pada poros vertikal (Gbr. 2) bagus karena turbin angin dengan repeller seperti itu tidak perlu dibawa ke angin. Meskipun torsi pada porosnya berubah dari minimum menjadi sepertiga dari nilai maksimumnya dalam setengah putaran, itu tidak tergantung pada arah angin. Ketika silinder melingkar halus berputar di bawah pengaruh angin, gaya tegak lurus terhadap arah angin bekerja pada badan silinder. Fenomena ini disebut efek Magnus, setelah fisikawan Jerman yang mempelajarinya (1852). Pada 1920-1930, A. Flettner menggunakan silinder berputar (rotor Flettner) dan rotor berbentuk S sebagai pengganti roda angin berbilah, dan juga sebagai baling-baling untuk kapal yang melakukan transisi dari Eropa ke Amerika dan kembali.
Faktor pemanfaatan energi angin. Daya yang diterima dari angin biasanya kecil - kurang dari 4 kW dikembangkan oleh jenis kincir angin Belanda yang sudah ketinggalan zaman dengan kecepatan angin 32 km / jam. Kekuatan aliran angin yang dapat digunakan terbentuk dari energi kinetik massa udara yang bergerak per satuan waktu tegak lurus terhadap luas suatu ukuran tertentu. Dalam turbin angin, daerah ini ditentukan oleh permukaan angin dari repeller. Dengan memperhitungkan ketinggian di atas permukaan laut, tekanan udara di atasnya dan suhunya, daya yang tersedia N (dalam kW) per satuan luas ditentukan oleh persamaan N = 0,0000446 V3 (m/s). Koefisien pemanfaatan energi angin biasanya didefinisikan sebagai rasio daya yang dikembangkan pada poros turbin angin dengan daya yang tersedia dari aliran angin yang bekerja pada permukaan angin dari roda angin. Koefisien ini menjadi maksimum pada rasio tertentu antara kecepatan tepi luar bilah roda angin w dan kecepatan angin u; nilai rasio ini w/u tergantung pada jenis turbin angin. Koefisien pemanfaatan energi angin tergantung pada jenis kincir angin dan berkisar antara 5-10% (Penggilingan Belanda dengan sayap datar, w/u = 2,5) hingga 35-40% (penolak baling-baling berprofil, 5 w/u 10 ).
LITERATUR
Tenaga angin. M., 1982 Yaras L. dkk.Energi angin. M., 1982
Ensiklopedia Collier. - Masyarakat terbuka. 2000 .
Sinonim:Lihat apa itu "WIND MOTOR" di kamus lain:
Turbin angin … Kamus Ejaan
Mesin, mesin pneumowind, turbin angin, turbin angin Kamus sinonim Rusia. turbin angin n., jumlah sinonim: 4 kincir angin (8) ... Kamus sinonim
Menggunakan energi angin untuk menghasilkan energi mekanik. Sebagian besar turbin angin baling-baling tersebar luas, di mana sumbu rotasi roda angin bertepatan dengan arah aliran udara ... Kamus Ensiklopedis Besar
Turbin angin- VD Alat untuk mengubah energi angin menjadi energi mekanik putaran turbin angin. [GOST R 51237 98] Topik tenaga angin Sinonim VD EN motor angin ... Buku Pegangan Penerjemah Teknis
Turbin angin- Turbin angin... Kamus singkatan dan singkatan
TENAGA ANGIN- (turbin angin) mesin yang menggunakan energi kinetik angin untuk menghasilkan energi mekanik. Pandangan primitif dari kincir angin V. Ada turbin angin: bersayap, korsel, atau putar, dan drum ... Ensiklopedia Politeknik Hebat
Sebuah mesin yang menggunakan energi kinetik angin untuk menghasilkan energi mekanik. Sebagai benda kerja angin, yang merasakan energi (tekanan) aliran angin dan mengubahnya menjadi energi mekanik rotasi poros, mereka menggunakan ... ... Ensiklopedia Besar Soviet
Sebuah mesin yang mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik. Badan kerja turbin angin adalah roda angin yang merasakan tekanan aliran udara dan mengubahnya menjadi energi mekanik putaran poros. Membedakan… … Ensiklopedia teknologi
SAYA; m. Mesin yang digerakkan oleh tenaga angin. * * * Turbin angin menggunakan energi angin untuk menghasilkan energi mekanik. Sebagian besar turbin angin baling-baling tersebar luas, di mana sumbu rotasi roda angin bertepatan dengan ... ... kamus ensiklopedis
Sebuah mesin menggunakan kinetik energi angin untuk menghasilkan mekanik energi. Bedakan V. vaned (lihat gbr.), sebagai aturan, dengan sumbu rotasi horizontal, dengan koefisien. penggunaan energi angin hingga 0,48 (paling umum); korsel, ... ... Kamus besar ensiklopedis politeknik
Isi artikel
Turbin angin, alat yang mengubah energi angin menjadi energi rotasi. Badan kerja utama turbin angin adalah unit yang berputar, roda yang digerakkan oleh angin dan terhubung secara kaku ke poros, yang rotasinya menggerakkan peralatan yang melakukan pekerjaan yang bermanfaat. Poros dipasang secara horizontal atau vertikal. Turbin angin biasanya digunakan untuk menghasilkan energi yang dikonsumsi secara berkala: saat memompa air ke tangki, menggiling biji-bijian, dalam jaringan listrik sementara, darurat dan lokal.
Referensi sejarah.
Meskipun angin permukaan tidak selalu bertiup, berubah arah dan kekuatannya tidak konstan, turbin angin adalah salah satu mesin tertua untuk memperoleh energi dari sumber alami. Karena keandalan laporan tertulis kuno yang meragukan tentang turbin angin, tidak sepenuhnya jelas kapan dan di mana mesin tersebut pertama kali muncul. Tapi, dilihat dari beberapa catatan, mereka sudah ada sebelum abad ke-7. IKLAN Diketahui bahwa mereka digunakan di Persia pada abad ke-10, dan di Eropa Barat perangkat pertama jenis ini muncul pada akhir abad ke-12. Selama abad ke-16 tenda jenis kincir angin belanda akhirnya terbentuk. Tidak ada perubahan khusus yang diamati dalam desain mereka sampai awal abad ke-20, ketika, sebagai hasil penelitian, bentuk dan lapisan sayap pabrik meningkat secara signifikan. Karena mesin berkecepatan rendah berukuran besar, pada paruh kedua abad ke-20. mulai membangun turbin angin berkecepatan tinggi, yaitu mereka yang roda anginnya dapat membuat banyak putaran per menit dengan koefisien pemanfaatan energi angin yang tinggi.
Jenis turbin angin modern.
Saat ini, tiga jenis utama turbin angin digunakan: drum, baling-baling (tipe sekrup) dan putar (dengan profil repeller berbentuk S).
Drum dan bersayap.
Meskipun roda angin jenis drum memiliki tingkat pemanfaatan energi angin terendah dibandingkan dengan repeller modern lainnya, ini adalah yang paling banyak digunakan. Di banyak peternakan dengan itu pompa air jika karena alasan apa pun tidak ada listrik utama. Bentuk khas dari roda seperti itu dengan bilah lembaran logam ditunjukkan pada gambar. 1. Roda angin drum dan baling-baling berputar pada poros horizontal, sehingga harus diubah menjadi angin untuk mendapatkan performa terbaik. Untuk melakukan ini, mereka diberikan kemudi - bilah yang terletak di bidang vertikal, yang memastikan putaran roda angin ke angin. Diameter roda turbin angin tipe baling-baling terbesar di dunia adalah 53 m, lebar maksimum bilahnya adalah 4,9 m. Roda angin terhubung langsung ke generator listrik dengan kapasitas 1000 kW, yang berkembang pada kecepatan angin minimal 48 km/jam. Bilahnya disesuaikan sedemikian rupa sehingga kecepatan putaran roda angin tetap konstan dan sama dengan 30 rpm dalam rentang kecepatan angin dari 24 hingga 112 km/jam. Karena fakta bahwa angin bertiup cukup sering di daerah di mana turbin angin tersebut berada, turbin angin biasanya menghasilkan ~ 50% dari daya maksimum dan memasok jaringan listrik publik. Turbin angin baling-baling banyak digunakan di daerah pedesaan terpencil untuk menyediakan listrik ke pertanian, termasuk mengisi baterai sistem komunikasi radio. Mereka juga digunakan di pembangkit listrik onboard pesawat dan peluru kendali.
Rotor berbentuk S.
Rotor berbentuk S yang dipasang pada poros vertikal (Gbr. 2) bagus karena turbin angin dengan repeller seperti itu tidak perlu dibawa ke angin. Meskipun torsi pada porosnya berubah dari minimum menjadi sepertiga dari nilai maksimumnya dalam setengah putaran, itu tidak tergantung pada arah angin. Ketika silinder melingkar halus berputar di bawah pengaruh angin, gaya tegak lurus terhadap arah angin bekerja pada badan silinder. Fenomena ini disebut efek Magnus, setelah fisikawan Jerman yang mempelajarinya (1852). Pada tahun 19201930, A. Flettner menggunakan silinder berputar (rotor Flettner) dan rotor berbentuk S sebagai pengganti roda angin berbilah, dan juga sebagai baling-baling untuk kapal yang melakukan transisi dari Eropa ke Amerika dan kembali.
Faktor pemanfaatan energi angin.
Daya yang diterima dari angin biasanya kecil - kurang dari 4 kW mengembangkan jenis kincir angin Belanda yang sudah ketinggalan zaman dengan kecepatan angin 32 km / jam. Kekuatan aliran angin yang dapat digunakan terbentuk dari energi kinetik massa udara yang bergerak per satuan waktu tegak lurus terhadap luas suatu ukuran tertentu. Dalam turbin angin, daerah ini ditentukan oleh permukaan angin dari repeller. Saat memperhitungkan ketinggian di atas permukaan laut, tekanan udara di atasnya dan suhunya, daya yang tersedia N(dalam kW) per satuan luas diberikan oleh persamaan
N\u003d 0,0000446 V 3 (m / dtk).
Koefisien pemanfaatan energi angin biasanya didefinisikan sebagai rasio daya yang dikembangkan pada poros turbin angin dengan daya yang tersedia dari aliran angin yang bekerja pada permukaan angin dari roda angin. Koefisien ini menjadi maksimum pada perbandingan tertentu antara kecepatan tepi luar sudu turbin angin w dan kecepatan angin kamu; arti dari rasio ini w/kamu tergantung pada jenis turbin angin. Faktor pemanfaatan energi angin tergantung pada jenis kincir angin dan berkisar antara 510% (Penggilingan Belanda dengan sayap datar, w/kamu= 2.5) hingga 3540% (baling-baling repeller yang diprofilkan, 5 J w/kamu£10).
alat yang mengubah energi angin menjadi energi rotasi. Badan kerja utama turbin angin adalah unit yang berputar - roda yang digerakkan oleh angin dan terhubung secara kaku ke poros, yang rotasinya menggerakkan peralatan yang melakukan pekerjaan yang bermanfaat. Poros dipasang secara horizontal atau vertikal. Turbin angin biasanya digunakan untuk menghasilkan energi yang dikonsumsi secara berkala: saat memompa air ke tangki, menggiling biji-bijian, dalam jaringan listrik sementara, darurat dan lokal.
Referensi sejarah. Meskipun angin permukaan tidak selalu bertiup, berubah arah dan kekuatannya tidak konstan, turbin angin adalah salah satu mesin tertua untuk memperoleh energi dari sumber alami. Karena keandalan laporan tertulis kuno yang meragukan tentang turbin angin, tidak sepenuhnya jelas kapan dan di mana mesin tersebut pertama kali muncul. Tapi, dilihat dari beberapa catatan, mereka sudah ada sebelum abad ke-7. IKLAN Diketahui bahwa mereka digunakan di Persia pada abad ke-10, dan di Eropa Barat perangkat pertama jenis ini muncul pada akhir abad ke-12. Selama abad ke-16 tenda jenis kincir angin belanda akhirnya terbentuk. Tidak ada perubahan khusus yang diamati dalam desain mereka sampai awal abad ke-20, ketika, sebagai hasil penelitian, bentuk dan lapisan sayap pabrik meningkat secara signifikan. Karena mesin berkecepatan rendah berukuran besar, pada paruh kedua abad ke-20. mulai membangun turbin angin berkecepatan tinggi, yaitu mereka yang roda anginnya dapat membuat banyak putaran per menit dengan koefisien pemanfaatan energi angin yang tinggi.
Jenis turbin angin modern. Saat ini, tiga jenis utama turbin angin digunakan - drum, baling-baling (tipe sekrup) dan putar (dengan profil repeller berbentuk S).
Drum dan bersayap. Meskipun roda angin jenis drum memiliki tingkat pemanfaatan energi angin terendah dibandingkan dengan repeller modern lainnya, ini adalah yang paling banyak digunakan. Di banyak peternakan, itu digunakan untuk memompa air jika karena alasan tertentu tidak ada listrik utama. Bentuk khas dari roda seperti itu dengan bilah lembaran logam ditunjukkan pada gambar. 1. Roda angin drum dan baling-baling berputar pada poros horizontal, sehingga harus diubah menjadi angin untuk mendapatkan performa terbaik. Untuk melakukan ini, mereka diberikan kemudi - bilah yang terletak di bidang vertikal, yang memastikan putaran roda angin ke angin. Diameter roda turbin angin tipe baling-baling terbesar di dunia adalah 53 m, lebar maksimum bilahnya adalah 4,9 m. Roda angin terhubung langsung ke generator listrik dengan kapasitas 1000 kW, yang berkembang pada kecepatan angin minimal 48 km/jam. Bilahnya disesuaikan sedemikian rupa sehingga kecepatan putaran roda angin tetap konstan dan sama dengan 30 rpm dalam rentang kecepatan angin dari 24 hingga 112 km/jam. Karena fakta bahwa angin bertiup cukup sering di daerah di mana turbin angin tersebut berada, turbin angin biasanya menghasilkan ANGIN 50% dari daya maksimum dan memberi makan jaringan listrik publik. Turbin angin baling-baling banyak digunakan di daerah pedesaan terpencil untuk menyediakan listrik ke pertanian, termasuk mengisi baterai sistem komunikasi radio. Mereka juga digunakan di pembangkit listrik onboard pesawat dan peluru kendali.
Rotor berbentuk S. Rotor berbentuk S yang dipasang pada poros vertikal (Gbr. 2) bagus karena turbin angin dengan repeller seperti itu tidak perlu dibawa ke angin. Meskipun torsi pada porosnya berubah dari minimum menjadi sepertiga dari nilai maksimumnya dalam setengah putaran, itu tidak tergantung pada arah angin. Ketika silinder melingkar halus berputar di bawah pengaruh angin, gaya tegak lurus terhadap arah angin bekerja pada badan silinder. Fenomena ini disebut efek Magnus, setelah fisikawan Jerman yang mempelajarinya (1852). Pada 1920-1930, A. Flettner menggunakan silinder berputar (rotor Flettner) dan rotor berbentuk S sebagai pengganti roda angin berbilah, dan juga sebagai baling-baling untuk kapal yang melakukan transisi dari Eropa ke Amerika dan kembali.
Faktor pemanfaatan energi angin. Daya yang diterima dari angin biasanya kecil - kurang dari 4 kW dikembangkan oleh jenis kincir angin Belanda yang sudah ketinggalan zaman dengan kecepatan angin 32 km / jam. Kekuatan aliran angin yang dapat digunakan terbentuk dari energi kinetik massa udara yang bergerak per satuan waktu tegak lurus terhadap luas suatu ukuran tertentu. Dalam turbin angin, daerah ini ditentukan oleh permukaan angin dari repeller. Dengan memperhitungkan ketinggian di atas permukaan laut, tekanan udara di atasnya dan suhunya, daya yang tersedia N (dalam kW) per satuan luas ditentukan oleh persamaan N = 0,0000446 V3 (m/s). Koefisien pemanfaatan energi angin biasanya didefinisikan sebagai rasio daya yang dikembangkan pada poros turbin angin dengan daya yang tersedia dari aliran angin yang bekerja pada permukaan angin dari roda angin. Koefisien ini menjadi maksimum pada rasio tertentu antara kecepatan tepi luar bilah roda angin w dan kecepatan angin u; nilai rasio ini w/u tergantung pada jenis turbin angin. Koefisien pemanfaatan tenaga angin tergantung pada jenis kincir angin dan berkisar antara 5-10% (Penggilingan Belanda dengan sayap datar, w/u = 2,5) hingga 35-40% (baling-baling repeller berprofil, 5 R€ w/u R€ 10 ) .
LITERATUR
Tenaga angin. M., 1982 Yaras L. dkk.Energi angin. M., 1982
