1598005515-d093afe08eb90b4a146980eea5b04540 (811223), страница 14
Текст из файла (страница 14)
При определении статической устойчивости следует иметь в виду, что ее увеличение приводит всегда к сни- збм б з б гг м го гз гб м. Рис. 2-12, Изменение мощности в зависимости от скорости ветра ори различной скорости вращения ветродвигателя 11-2 с центробежным регулятором. зз7лгиз определяют по каждой отвлеченной характеристике соответствующее значение скорости ветра о, момента М„ и мощность Р„На основании данных расчета строят диаграмму в,виде кривых Р =1(о) для различных значений скорости врашения, а затем статические характеристики ветродвигателя и=)'(о) для ряда значений Р, = сопя(, На рис.
2-12 приведена серия кривых Р =1(о) для ветродвигателя тз = 2 м, а на рис. 2-13 показаны расчетные статические характеристики этого ~ветродвигателя, полученные путем перестроения кривых Р=1(о). Выбирая параметры регулятора, необходимо следить, чтобы они обеспечивали статическую устойчивость регулирования. Условие статической устойчивости определяется тем„что первая производная суммы всех моментов, входящих в (2-3), взятая по углу В, должна быть 90 гб гз лг/езз и 4 рис.
2-1З. Статические характеристики ветродвигателя ц-2 с центробежимм регулятором. жению чувствительности рсгулятора и, следовательно, к гювышению остаюшейся неравномерности скорости вращения при возрастании скорости, ветра. Подробное М„=(М, — М„) 1= 2 а р 2 — р э1а 212 — т,)1 . (2-8) где у — угол между геометрической хордой корневого сечения лопасти и плоскостью вращения ветроколеса; у, — угол между геометрической хордой лопасти и осью, относительно которой центробежный момент инерции равен нулю. 92 исследование влияния отдельных ~параметров регулятора на статическую устойчивость выполнено проф. Г.
Х, Сабининым (Л. 4). Аэродинамичекое регулирование. Из принципиальной схемы аэродинамического регулирования (рис. 2-9) видно, что регулятор рассматриваемого типа состоит из механизма поворота крыльев и механизма управления. Механизм поворота крыльев, представляющий собой кривошипно-шатунный четырехзвенник, предназначен для превращения поступательного перемещения регулирующей муфты во вращательное движение крыльев ветродвигателя. При повороте крыльев он обеспечивает совершенно определенное изменение передаточного отношения, а следовательно, и силы от регучиру1ощего груза, определяемое выбранным соотношением размеров его звеньев. С помощью механизма управления осуществля-- ются пуск и останов ветродвигателя, Его кинематика должна быть определена по характеристике передаточных механизмов регулятора (Л.
6). Для того чтобы при любой скорости ветра в заданном диапазоне,ветродвигатель мог работать при и = сопз1, М = сопэ1, точка, характеризующая его режим работы при регулировании, должна перемещаться по кривой М „= 1 (рис, 2-6). Как следует из выражения (2-2), это условие может быть выполнено только в том случае, если на каждом угле установки лопастей момент от регулирующих грузов Мр, являющийся в данном случае моментом позиционных сил, будет ранен алгебраической сумме моментов от аэродинамических и центробежных сил, действующих на лопасть, т. е, если будет иметь место следующее равенство: Равенство (2-8) аналитически не решается, так как функция М,(Я, у) задается обычно в виде графиков. Используя отвлеченные аэродинамические характе- ристики М,(Я, у) и М,(2, у) (рис. 1-!6), можно рассчи- тать и построить характеристику передаточных маханиз- мов регулятора в виде зависимости М =1(т).
р Расчет рекомендуется вести в табличной форме. В первой строке следует выписать углы установки лопастей, для которых подсчитаны отвлеченные аэроди- намические характеристики М,=)(г, у) и М, =у(Л, у), во второй — число модулей,,характеризующее режим работы ветродвигателя при регулировании. Число моду- лей находится.из диаграммы рис, 1-16 'для точек пере- сечения кривой М =1 с характеристиками моментов на соответствующих углах. Для найденных г, в третью строку заносятся взя- тые из диаграммы рис. 1-16 значения моментов М а ' В четвертой строке следует поместить подсчитанную величину скорости ветра, а в пятой и шестой — моменты от аэродинамических и центробежных сил. Тогда в седь- мой строке можно получить алгебраическую сумму мо- ментов М, и М для выбранных значений углов т.
В соответствии с принятой кинематической схемой выражение момента эИ регулирующих грузов может быть представлено в следующем ниде: М,=(.6Х вЂ” Р„,)) й, (2-9) йН, где ~)= лт и т = — „* — передаточные отношения звеньев регулятора, являющиеся функциями угла р; з н 6 = — „и Н = — „— относительные значения перемещений регулирующей муфты и груза 6 при повороте лопастей; Ь вЂ” Радиус кривошипа механизма поворота крыльев, е — постоянное передаточное отношение звеньев механизма управления; Р— усилие от пружины. 2 ~~~х — ~вой) ~ та '!4а ~а а!о2(т та) Оагуаек — 2 оаоэМ ! Р (у ) > аги2! т тэ 94 После целого ряда преобразований можно получить выражение г!Н Мрэ + Р р64 азат позволяющее подобрать соответствующую кннематнческую схему механизма управления, когда известна зависимость М =!'(9).
Р Подставляя (2-9) в (2-8), УчитываЯ, что о = = — и решая относительно и, получим: эи В данном случае число оборотов и является функцией трех независимых переменных М„ 1э и Л. Для выявления статических свойств ветродвигателя с аэродинамическим регулятором найдем возможные равновесные положения лопасти и регулятора при работе ветродвигателя на различных режимах, используя для этого уравнения (2-1), (2-2). Расчет удобно производить для аэродинамических характеристик при определенных постоянных значениях угла установки лопастей Чх Задаваясь различным значением Я на аэродинамической характеристике данного угла !р, выписывают для них значения М, н М,, затем определяют последовательно п, о, М и Р. Выполнив такие расчеты .для всех в аэродинамических характеристик, соответствующих различным углам р, строят для каждого значения оэ две серии кривых Р=)(о) и п=)(о), из которых путем перестроения получают статические характеристики и = !(о) при различных значениях Р.
Статические характеристики ветродвигателя с аэродинамическим регулятором типа Пэ-18 показаны на рис. 2-14. Характеристики рис. 2-14 показывают, что при о> о регулятор поддерживает скорость вращения ветроколеса постоянной только при постоянной величине момента нагрузки. При сбросе нагрузки обороты ветроколеса уве- лнчи~ваются, причем с увеличением скорости ветра величина остающейся неравномерности уменыпается. Величина остающейся .неравномерности скорости вращения по скорости ветра может легко изменяться за счет изменения характеристики передаточных механизмов регулятора.
Так как при данном с!дпсобе регулирования активными пилами являются аэродинамические, качество регулиаа)агин ао Рис. 2-!4. Статические характеристики ветродвигателя !!у-!а с аэродинамическим регулятором. рования будет тем лучше, чем меньше будет величина центробежных сил.
Посколько момент от центробежных сил зависит от момента инерции лопастей, при проектировании ветродвигателей с таким регулятором приходится заботиться об облегчении лопастей. Не следует, однако, забывать, что момент инерции лопастей не может выбираться произвольно. Максимально возможное значение l„может быть найдено из выражения (2-8), которое в раскрытом виде запишется так! а ( 6Х вЂ” Р„,зу) —.= — !Ф' 'М,— ~„о' з(п 2 (р — ~р,)). Положив в этом равенстве 6=0, получим: Угол су определяется из условия '=О, так как момент игла ит от центробежных сил является функцией этого угла. При моментах инерции лопастей, превышающих значение (т ), регулирование по этой схеме не может л макс быть осуществлено без дополнительной компенсации момента центробежных сил лопз~тей.
Компенсация центробежных сил лопастей осуществляется путем установки на махах лопастей специальных <компенсирующих грузов». В зависимости от соотношения момента инерции компенсирующих грузов 7„и лопасти — У, могут иметь место три случая компенсации: компенсация частичная (з",с..з',), компенсация полная (У =.7,) и перекомпенсация (l„)1„). Введение компенсации даст возможность не только изменять ~величину момента центробежных сил, действующего на лопасти при их вращении, ио и направление его дейсввия. Это позволяет, с одной стороны, применять данную схему регулирования независимо от величины момента инерции лопастей, с другой стороны, определенным образом менять качество регулирования, так как в зависимости от степени компенсации меняется ветичипа остающейся неравномерности скорости вращения как по нагрузке, так и по скорости ветра. Аэродинамическое регулирование при определенных условиях может быть использовано и для регулирования движущего момента ветродвигателя, так как регулятор в данном случае реагирует не только на изменение скорости вращения ~ветроколеса, но и на изменение скорости ветра.
Регуляторы, чувствительные элементы которых реагируют только на изменение скорости вращения, позволяют ветродвигателю работать с постоянным числом оборотов при любых значениях момента нагрузки, начиная от нуля и кончая максимально возможным при данном ветре. В рассматриваемом же случае регулирование происходит так, что при изменении скорости ветра каждому значению момента нагрузки соответствует строго определенный характер изменения числа оборотов ветроколеса (рис.
2-14), Это обстоятельство имеет исключительно большое значение, особенно при создании ветроэлектрических М =М Р ка (2-1! ) станций, предназначенных для работы параллельно с другими, более мощными иеветровыми электростанциями. Здесь при наличии синхронных генераторов не- ветровая электростанция будет удерживать ветродвигатель на постоянном числе оборотов, близком к номинальному значению, вследствие чего ветродвигатель, имеющий характеристику п =1(о), подобную рис. 2-14, будет работать без статических перегрузок. Если же ветродвигатель снабжен регулятором, чувствительный элемент которого контролирует только скорость вращения, он не может быть использован для параллельной работы со станцией большей мощности без специальных устройств, ограничивающих его мощность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
