1598005515-d093afe08eb90b4a146980eea5b04540 (811223), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Стремление к увеличению активного момента при регулировании заста~вляет располагать ось поворота лопасти на 84 наибольшем расстоянии от центра давления, что увеличивает аэродинамическое демпфирование и тем самым способствует повышению динамической устойчивости регулятора. В данном случае аэродинамическое демпфирование делает систему прямого регулирования устойчивой даже без учета сухого трения. В этом заключается одно из основных преимуществ схемы аэродинамического регулирования. Аэродинамическое регулирование применяется, как правило,~в ветродвигателях средних размеров с диаметром ветроколес до 20 м. Однако оно может быть использовано и для бопее крупных ветродвигателей. Ветродвигатели с таким регулированием широко распространены за границей, особенно в Голландии.
В 1931 г, изобретатель А. Г. Уфимцев на'основе расчетов проф. В. П. Ветчинкина ~построил в Курске опытную ВЭС с ветродвигателем НУ-10 с аэродинамическим регулированием. Позднее, исполнзуя опыт работы Курской ВЭС, в ЦАГИ под руководством проф. В. П. Ветчинкина была разработана по той же схеме конструкция ветродвигателя 1Р-18, Из схем непрямого регулирования широкое распространение в нашей стране получила оригинальная схема центробежного регулирования стабилизаторами (аэродинамическими усилителями), расположенными на некотором расстоянии за поворотными лопастями или их концамн'(такое регулирование в всгротехынке называется стабилизаторным).
Авторами его являются проф. Г. Х. Сабинин и Н. В. Красовский, На рис. 2-10 приведена принципиальная схема быстроходного ветродвигателя со стабилизаторным регулированием. Лопасть ветродвигателя 1 может .свободно вращаться во«руг оси маха 2. Сзади к лопасти прикреплен стабилиз 5, г даря которому лопасть подобно флюгеру устанаватор ливается под определенный угол относительно направления скорости ветра, Величина угла определяется углом установки стабилизатора по отношению к лопасти, Стабилизато тор при помощи системы тяг 4, идущих от Рычага управления 5, может поворачиваться вокруг свое ей оси. ставить стабилизатор под некоторый угол к направлению скорости ветра, на нем возникнет аэродинамичеокая сила, которая повернет лопасть (или'ее конец) на определенный угол, и аетродвигатсль начнет вра ать- Д е скорость вращения регулируется автоматиче- Ш 88 превысит номинальное значение, центроски.
Когда она пр ег лятора 6 переместится вверх и те. м сабежныи грув рогу мым изм менит угол ста илизатора, з б а относительно лопасти нарушит их аэ одпбилизатора от р намическое равновесие, в результате чего лопасть повернется в сторону увеличения угла установки, г у' меныпая при этом скорость вращения. Такой процесс будет прои- оис- ходить до тех пор, пока скорость 5 вращения не достигнет своего номинального значения. Настройка регулятора осуществляется при пог мощи пружины 7. Первый опытный ветроэлектриП11 ческий агрегат мощностью 100 кит 61 ПП (5 1-6) имел стабилизаторное ре- ПП гулирование путем поворота все всей П)1 лопасти.
Позднее рядом научно-ис! 11 7 1 следовательских и ' проектно-конструкторских огранизаций: ЦВЭИ, ВИМЭ ГУСМП и ЦНИЛВ, были 5 отработаны конструкции ветродвигателей П-12 и П-18 со стабилизаторным регулированием путем поворота конца лопастей.
Ветродвига! тели П-12 уже свыше 10 лет вы~пускаются нашей промышленностью и успешно работают, ветродвигатель П-18 выпускается опытными сериями За границей ветроэлектрические альнаа схема стабнниааторного регуаи- агрегатй средней и большой мошноРоаан"н' сти в основном строятся с гидрав- лическими регуляторами непрямого действия с применением различного рода стабилизирующих устройств и чувствительных элементов, реагирующих как на отклонение скорости вращения, так и на скорость ее отклонения (ускорение) (гл. б).
Основные требования, предъявляемые к любым системам регулирования ветродвигателей ВЭС, следующие: Регулятор должен обеспечивать устойчивость процесса регулирования и отсутствие медленно затухающих зб колебаний. При работе ветроагрегата с синхронным генератором параллельно с системой на сеть, нагрузка которой превышает номинальную мощность ветроагрегата, ветродвигатель, помимо регулятора скорости вращения, должен иметь регулирование, ограничивающее крутящий момент на ветроколесе при увеличении скорости ветра сверх, расчетной. Кроме того, ко всем регуляторам ветродвигателей предъявляются требования эксплуатационной надежности, компактности, удобства размещения на двигателе ч дешевизны изготовления.
2-3. СТАТИКА РЕГУЛИРОВАНИЯ М =М, в г' (2-1) Мр Мц р Мв М!цг (2-2) гле ̄— движущий момент ветродвигателя; М,— момент сопротивления, создаваемый, например, генератором; Пригодность ветродвигателя !в качестве первичного двигателя) ветроэлпктрического агрегата оценивается в первую очередь его статическими характеристиками. Особо важное значение они имеют для ветродвигателей, которые должны, использоваться при совместной работе с другими' типами первичных двигателей. В'силу специфических особенностей ветровой энергии статические характеристики ветродвигателя приходится представлять в виде зависимости скорости вращения не только от величины нагрузки, но и от скорости ветра. Таким образом, для .ветродвигателей статические характеристики' представляют собой ряд кривых, характеризующих изменение средней скорости вращения в зависимости от скорости ветра при раиной постоянной нагрузке.
Статические характеристики ветродвигателя могут быть получены опытным или расчетным путем. Построение статических характеристик расчетным путем основано на анализе статики регулирования ветродвигателя. Статическое состояние ветродвигателя при данной скорости ветра определяется ..двумя уравнениями: М и ̄— моменты от позиционных и центробежных сил регулятора, поворачивающие лопасть относительно ее оси; М, н Мн — моменты от аэродинамических и собственных центробежных сил, поворачивающие лопасть относительно ее оси. Моменты М,, М,, Мн, входящие в зти уравнения, определяются по формулам (1-44) — (1-46) (см.
3 1-3), а М и М вЂ” выбранным типом регулятора. Р иг Уравнение (2-1) представляет собой условие равновесия между движущим моментом ветродвигателя н моментом нагрузки, уравнение (2-2) — условие равновесия регулятора и лопасти в относительном движении. ческого момента. Поэтому в целях упрощения расчетов положим, что М, = О.
Тогда уравнение (2-2) можно записать в виде: М„= ̄— М„. (2-3) Момент центробежных сил центробежного груза регулятора равен; Ми = -У, гя' 81п 2 (90 — р), (2-4) где У,р — момент инерции центробежного груза регулятора относительно оси лопасти. Момент сил упругости пружины, приведенный к оси лопасти, приближенно может быть подсчитан по формуле М = —, [а+1[сои~,— соз(р+р,)]) (з!п(р+р,), (2-5) рис. 2-!1. Кинематнческая схема нентробенсиого рс- гулятора ГС-4.
Решая совместно уравнения (2-1) — (2-2), можво установить взаимосвязь между, величинами: М„, го'и о и построить статические характеристики ветродвигателя с данным регулятором. Центробежное регулирование. На рис. 2-11 показана кинематическая схема центробежного регулятора типа ГС-4, по которой выполнены регуляторы встроэлектрических агрегатов ВЭ-2, ВЭ-З, ВЭ-5. В.
3 242 'указывалось, что в схемах центробежного регулирования повышение работоспособности регулятора достигается за счет уменьшения величины аэродинамн- 88 где А — коэффициент жесткости пружины; а — величина, характеризующая предварительное сжатие пружины; 1 — длина кривошипа механизма регулятора; 1 — число лопастей; р, = (]1, — ч,) = (90 — 8,); у, — начальный угол установки лопастей; ]1, — начальный угол положения кривошипа регулятора. Подставляя (2-4), (2-5) и (1-46) в (2-3), после некоторых преобразований получим: ь —, (и+1[совр,— соз(у+ра)]) 1з(п(р+р,)= =-(У„~ — о',) 'з)п29.
(2-6) Для данной конструкции ветродвигателя расчет регулятора сводится к определению коэффициента жесткости пружины й и величины ее предварительного сжатия а. Значения й н а определяются, если знать значения ПараМЕтрОВ 11„у„])„у„, Га. ДЛя ЭТОГО В ВЫражЕ» ние (2-6) подставляют значения р и м, соответствующие начальному и конечному этапу регулирования, в резуль89 тате йолучают два простых уравнения с двумя неизвестными й и а. Решая равенство (2-6) относительно м и принимая ВО ВНИМаНИЕ, ЧтО зз=ОО, ПОЛУЧИМ фУНКЦИОНаЛЬНУЮ За- висимость ЗО Г 2й (о+1(соз рл — сов(р+р В 1 а~о (р 1-1л ) я 1(лтр лЛ)З1И2т (2-7) которая позволяет по заданным параметрам регулятора определить характер изменения скорости вращения в зависимости от угла установки лопастей. Используя отвлеченные аэродинамические характеристики, можно рассчитать и построить статические характеристики, ведя расчет в следующем порядке.
По формуле (2-7) подсчитывают скорость врашения ветроколеса для тех углов ~р, для которых построены отвлеченныс аэродинамические характеристики М, (Л, р). Затем, задаваясь различным~и значениями числа модулей Е и используя известные соотношения: ЗО ' з "Ргт 2 в ягтл з о' меньше нуля при всех режимах работы ветродвигателя. Это условие в раскрытом виде может быть записано следующим образом; —.1 ((а+1соз()з]соз(р+р,) — 1 сов 2(р+р,)) + +(㄄— У )го'соз 2рс. О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
