风力发电机转速有多快?|风力涡轮机问题回答

风力发电机转速有多快?

风力涡轮机是利用风能的能源发电机间接太阳能比如生物质能、地热能等。它将风能转化为实际可用的电能。风力涡轮机使用大叶片,由于强风而旋转,旋转用于发电。

如果你仔细想想,就会发现这很有创意。但是,如果你从远处看过风力涡轮机,你会注意到风力涡轮机旋转得有多慢。对吧?有人可能会想,它是如何以如此慢的速度发电的。这是我自己年轻时思考过的问题。


当你走近时,你会发现它们旋转得有多快。因为它们有巨大的叶片,看起来它们旋转得非常慢,但叶片的尖端以惊人的速度旋转。如果你想知道风力涡轮机旋转的速度有多快,我们将详细介绍这一点。

什么是风力发电机?

风力涡轮机是一种捕捉风的装置动能并将其转化为电能。国家电网接收电力,然后输送到众多的插座。由于它们的运动和施加的力,所有运动的物体都有动能。动能是衡量较重物体移动速度的指标。

根据它们被使用的目的,风力涡轮机有各种各样的尺寸和形状:

  • 小型风力发电机为偏远的家庭和小屋提供有效的电力。
  • 社区规模涡轮机提供足够的能源为一个社区的所有家庭和企业供电。
  • 风力发电场由工业规模的涡轮机组成。它们为国家电网提供持续、大量的能源供应。

风力涡轮机的类型

有两种重要类型的风力涡轮机是HAWT和VAWT。水平轴风力涡轮机(HAWT):这是一种最受欢迎的涡轮机设计。


在塔顶,它有一个带有两到三个气动叶片的转子轴。它们有能力在高速运行,并被放置在上风向或下风向

垂直轴风力涡轮机(VAWT):由于它们的效率低于HAWT,这种涡轮机类型的应用并不广泛。由于主转子轴的垂直方向,任何方向的风都可以激活它

它们为人们提供了可再生能源的私人来源,通常用于个人的电力财产。bd链接水平和垂直风力涡轮机可否购买作住宅用途还有商业用途。


影响风力发电机转速的因素

影响风力发电机转速的因素

1.风速

风速对转子转速的影响最大。风速越快,风力涡轮机的速度就越快。大约每小时6英里的风速触发风力涡轮机开始发电

它们的额定最大速度约为35英里/小时。即使现在风吹得更快,它们仍然不会产生任何额外的电力。以每小时55英里的速度,风力涡轮机击中了截止点,并停止保护内部部件

2.涡轮尺寸

涡轮的转速能力也受其尺寸的影响。虽然它可能出现,较小的风力涡轮机旋转更快,由于他们更高的RPM,较大的风力涡轮机实际上有更快的叶片尖端,由于他们更大的旋转半径。

3.空气密度

由于单位风量的空气颗粒密度较高,密度越大的空气携带的能量就越多。因此,更多的质量被添加到风中,从而增加了它的功率。人口密集地区的风力涡轮机在相同的风速下产生更多的电力.此外,由于更重的空气对叶片的推动,它们旋转得更快。

4.叶片尺寸和设计

叶片长度直接影响叶片转速。叶尖速度随着叶片长度的增加而增加。此外,它们能够捕获更多的风,从而增加功率。

更高的转速是由这种功率产生的,增加了产生的能量。它们也有更大的动量,因为它们更重。加长刀片相当于一个更大的旋转木马。

由于旋转木马的直径更大,它在边缘有更多的面积来实现更高的速度,因为在尖端和中心之间有更多的空间。与以相同角速度旋转的较短的风力涡轮机叶片相比,大叶片的尖端可以移动得更快。

如何计算涡轮转速?

为了确定风力涡轮机的叶片旋转有多快,你必须首先知道它们在每次旋转中移动了多远。

它的方程是2r,你可能还记得你的学生时代。

在这种情况下,圆的直径r与风力涡轮机叶片的长度相同。

因此,一个典型的现代风力涡轮机的170英尺(52米)叶片的转弯距离是(170 x x 2) = 1068.14英尺或(52 x x 2) = 326.73米。

接下来你需要知道的是刀片尖端完成一个完整旋转所需的时间长度。假设在本例中需要4.5秒。

因此,1068.14 / 4.5 = 237.36 ft / s是尖端速度。你可以把它转换成每小时。

风力发电机转得有多快?|风力涡轮机RPM

风力发电机转得有多快?

当风以它的额定速度吹时,风就会大多数风力涡轮机的转子以20至30转/分的速度旋转.然而,如果风速不一致,转子的平均速度可能会大大降低。

了解转子一次旋转的持续时间,并将这个数字除以你所使用的时间间隔,是确定涡轮机平均速度的必要条件。

以60分钟的间隔为例,如果转子需要2分钟才能完成一次完整旋转,则平均速度将为30转/分。

你需要知道转子的直径和风速,以便计算风速,涡轮机是旋转在其额定速度。

风速应该用风速计测量,然后乘以2。因此,如果风速为10米/秒,转子直径为10米,涡轮机将以额定转速20转/分旋转。

风力发电机转得有多快?|风力机叶尖速度

想象一下,你坐在一个风力涡轮机叶片的最尖端,这听起来可能很可笑。现在想象一个同伴坐在刀刃上靠近刀刃根部的位置,假设是中间。

很明显,你或你的同伴每一次完整旋转或旋转所走的距离相当于一个圆的直径,其半径等于离叶根最近的人的距离。

但你们同时完成了整个革命。因为你离根部最远(在刀刃的尖端),你的速度肯定是最快的。

为了总结叶尖速度的概念,可以通过计算每次旋转所花费的时间来计算。您可以通过反转RPM值来实现这一点,该值将告诉您完成一次旋转所需的分钟百分比。然后用每次旋转所花费的时间除以叶尖旋转的半径。

您可以通过将两倍叶片半径乘以素数Pi(叶片直径)来确定旋转周长。

最终的想法

不要被风力涡轮机看似缓慢的旋转所欺骗。风力涡轮机叶片的尖端速度可以达到每小时100英里以上,最大的叶片在风特别大的日子里可以达到每小时150英里。

这是因为旋转物体的边缘移动得更快。更长的叶片具有更快的尖端速度,因为它们更大的直径可以使它们以更快的速度行驶得更远。涡轮机实际上是由工程师建造的,根据风速以特定的速度旋转。

与其他几个因素一起,这影响了涡轮机产生的功率。为了更容易地在空气中切割,叶片由特殊材料制成,具有空气动力学效率。

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