Kamoo Li-Rotor tsa Wind Turbine li Fetolang Matla a Moea Hore e be Matla a Mekaniki
Liturbine tsa moea ke e 'ngoe ea mahlale a matla a nchafatsoang a holang ka potlako lefatšeng. Leha ho le joalo, ka mor'a litora tse bonahalang li le bonolo le mahare a maholo, ho na le letoto le rarahaneng la melao-motheo ea fisiks le boenjiniere. Motheong oa sistimi ho na le rotor ea turbine ea moea—karolo e ikarabellang bakeng sa ho hapa matla a kinetic a moea le ho a fetola matla a mechini a potolohang. Matla ana a mechini a ka fetisetsoa jenereithara ho hlahisa motlakase. Joale, rotor e phethahatsa phetoho ena joang hantle? Sengoloa sena se akaretsa ts'ebetso ka botlalo: ho tloha kamoo moea o sebelisang matla holim'a mahare, ho ea kamoo torque e hlahisoang holim'a rotor, ho ea kamoo sistimi ea taolo e ntlafatsang ts'ebetso ea eona.
1. Matla a moea: mohloli o tsamaeang
Moya o na le matla a kinetic hobane boima ba moya bo tsamaya ka lebelo le itseng. Ka kakaretso, bongata ba matla a fumanehang molapong wa moya bo eketseha haholo ha lebelo la moya le ntse le eketseha. Le hoja o sa hloke ho a bala letsatsi le letsatsi, molao-motheo wa bohlokwa ke ona: matla a moya a lekana ka ho toba le kyubite ya lebelo la moya. Sena se bolela hore haeba lebelo la moya le imena habeli, matla a ka bang teng a ka eketseha ka makgetlo a ka bang robedi. Ke ka lebaka leo dibaka tsa turbine ya moya di kgethwang ka hloko ho latela dimmapa tsa moya, maemo a topographic, le dipaterone tsa moya wa sehla.
Leha ho le jwalo, ha se matla ohle a moya a ka hapuwang. Haeba matla ohle a ne a ka hapuwa, moya o ka morao ho turbine o ne o tla ema ka ho feletseng, mme phallo e ntjha ya moya e ne e ke ke ya kgona ho tswela pele ho feta ka hara rotor. Ka hona, rotor e ka hapa karolo e itseng feela ya matla, mme karolo e setseng e sala e le phallo ya moya kamora ho feta ka hara turbine.
2. Rotor e le "lepheo le potolohang"
Batho ba bangata ba nahana hore mahare a turbine ea moea a sebetsa joaloka fene e shebileng tlase, e sutumelletsoang ke moea. Ha e le hantle, mahare a turbine ea sejoale-joale a tšoana le mapheo a sefofane a potolohang (li-airfoil). Ha moea o feta holim'a bokaholimo ba lehare bo bōpehileng joaloka airfoil, phapang ea khatello ea hlaha lipakeng tsa mahlakore a ka holimo le a ka tlase a lehare. Phapang ena ea khatello e hlahisa ho phahama—matla a lebisitsoeng ka ho toba ho ea ka tataiso ea phallo ea moea e amanang.
Ntle le ho phahamisa, ho boetse ho na le ho hula, ho tsamaellanang le phallo mme ho atisa ho thibela motsamao. Diturbine tsa moya tsa sejwalejwale di etseditswe ho hlahisa ho phahamisa ho hoholo le ho hula ho tlase, ho dumella mahare ho potoloha ka katleho. Kahoo, rotor ha e "sutumetswe" feela ke moya, empa e "hulwa" ke matla a moya a bakwang ke sebopeho sa lehare.
3. Lebelo le amanang: moea + ho potoloha ha lehare
Ntlha ea bohlokoa ho utloisiseng li-rotor ke mohopolo oa moea o amanang. Mahare a rotor ha a tobane le moea o tlang feela; a boetse a tsamaea ka mokhoa o chitja ha rotor e ntse e potoloha. Ka lebaka leo, phallo ea moea eo mahare a "utloang" ka eona ke motsoako oa:
– lebelo la moea o fokang o lebile rotor, le
– lebelo la lehare le shebaneng le potolohang.
Motswako ona o etsa sekhutlo se itseng ho di-blade, se tsejwang e le sekhutlo sa tlhaselo. Sekhutlo se nepahetseng sa tlhaselo se ntlafatsa ho phahamisa mme se eketsa torque ya rotor. Haeba sekhutlo sa tlhaselo se le hodimo haholo, di-blade di ka ema, e leng se fellang ka ho theoha ho hoholo ha ho phahamisa, le ho theoha ha bokgoni.
4. Ho tloha matleng a moea ho ea ho torque e potolohang
Matla a moea a sebetsang karolong e 'ngoe le e 'ngoe ea lehare a ka aroloa ka likarolo tsa 'ona. Karolo ea bohlokoa ka ho fetisisa bakeng sa turbine ke karolo ea matla eo tataiso ea eona e etsang hore lehare le potolohe ho potoloha hub (setsi sa rotor). Karolo ena ke eona e hlahisang torque.
Ka bonolo feela:
– Phahamiso e kgolo le e lebisitsweng hantle e tla fana ka matla a sebetsang a tangential,
– matla ana a tangential a hlahisa motsotso o kgutlisang hodima shaft ya rotor,
– motsotso wa torsional o etsa hore rotor e potolohe mme e hlahise matla a mechini ka mokgwa wa ho potoloha ha shaft.
Ka lebaka la hore lebelo la lehare le le leholo ntlheng ho feta haufi le motso, moralo oa lehare ha o tšoane. Hangata mahare a etsoa:
– e teteaneng haufi le motso (bakeng sa matla a sebopeho),
– e tšesaane ho ea ntlheng (bakeng sa katleho ea moea o fofang),
– e na le ho sotha (ho sotha ha jeometri) e le hore sekhutlo sa tlhaselo ho potoloha lehare se lule se le setle ka ho fetisisa.
5. Tekanyo ea Lebelo la Ntlha: karolelano ea bohlokoa bakeng sa katleho
Liturbine tsa moea li na le paramethara ea bohlokoa ea moralo e bitsoang Tip Speed Ratio (TSR), e leng karolelano ea lebelo la ntlha ea lehare ho lebelo la moea. Liturbine tse nang le mahare a fokolang (mohlala, mahare a mararo) hangata li sebetsa ho TSR e phahameng, e leng se lumellang mahare ho tsamaea ka potlako ho feta moea.
Hobaneng see se le bohlokwa? Hobane TSR e ama hore na rotor e "ntsha" matla a moya hantle hakae. Haeba rotor e lieha haholo, ho hula hoa busa mme bokgoni bo tlase. Haeba rotor e potlakile haholo, tahlehelo ya aerodynamic e a eketseha mme lerata lea eketseha, e leng se lebisang meroalong e meholo ya meaho. Diturbine tsa sejwalejwale di ntlafaditswe bakeng sa TSR e itseng ho hlahisa matla a maholo ha ka nako e ts'oanang di boloka ho thothomela le lerata le laolwang.
6. Moeli oa khopolo-taba: Moeli oa Betz
Esita le haeba rotor e etselitsoe ho sebetsa hantle ka hohle kamoo ho ka khonehang, ho na le moeli oa 'mele oo e ke keng ea o feta, o tsejoang e le Molao oa Betz kapa Betz Limit. Moeli ona o bolela hore matla a moea a phahameng ka ho fetisisa a ka hapuoang ke turbine e ntle ke hoo e ka bang 59,3% ea matla ohle a moea a fetang sebakeng se ferekantsoeng sa rotor.
Lebaka le bonolo: moea o tlameha ho tsoela pele ho tsamaea ka mor'a ho feta rotor, ho seng joalo phallo e tla "ema" 'me ha ho moea o mocha o tla kena. Ha e le hantle, li-turbine tsa 'nete li na le tahlehelo e eketsehileng (khohlano, moferefere, tahlehelo ea mechini), kahoo katleho eohle hangata e ka tlase ho moeli ona.
7. Taolo ea sekontiri: e fetola sekhutlo sa lehare
Ho boloka rotor e sebetsa hantle ka lebelo le fapaneng la moya, diturbine tsa sejwalejwale di sebedisa taolo ya ho tjhesa, e leng mokgwa o potolohang mahare a mothapong wa ona ho fetola sekhutlo sa ho tjhesa. Ka taolo ya ho tjhesa, sistimi e ka:
– eketsa ho hapa matla ha moea o fokang ka lebelo le itekanetseng,
– fokotsa matla ha ho na le meya e matla e le hore e se ke ea feta matla a jenereithara,
– sireletsa diturbine hore di se ke tsa tlala haholo nakong ya difefo.
Ha moya o le matla haholo, mahare a ka "hlahisoa" hole le sekhutlo se nepahetseng ho fokotsa ho hula ha aerodynamic, ka hona ho laola ho potoloha ha rotor. Maemong a feteletseng, bophahamo ba modumo bo ka sebediswa ho emisa rotor (hammoho le sistimi ya ho brake).
8. Sistimi ea ho hlaba molala: e shebile moo moea o eang teng
Hore rotor e kgone ho hapa moya ka katleho, sefofane sa rotor se lokela ho shebana le moya. Diturbine tse kgolo di sebedisa sistimi ya yaw, e potolohang nacelle (ntlo ya enjene e ka hodimo ho tora) e le hore rotor e dule e shebane le moya. Sensor ya moya le anemometer di fana ka tlhahiso ho molaodi ho lokisa boemo ba yaw.
Haeba rotor e sa tsamaisane le tataiso ea moea (ho se lumellane hantle ha yaw), matla a hapuoeng aa fokotseha 'me meroalo e sa lekanang holim'a mahare e ka eketseha, e leng se potlakisang ho robeha ha likarolo.
9. Ho tloha ho rotor ho ea ho shaft: matla a mechini a loketse ho sebelisoa
Ha rotor e ntse e potoloha, matla a mechini a fetisoa ka hub ho ea ho shaft e kholo (shaft e lebelo le tlase). Shaft ena e atisa ho potoloha butle empa e hlahisa torque e phahameng. Meralong e meng, lebelo le eketsoa ke lebokose la li-gear ho potoloha jenereithara ka lebelo le phahameng. Meralo e meng, haholo-holo li-turbine tse itseng tsa sejoale-joale, e sebelisa direct drive (ntle le lebokose la li-gear) e nang le jenereithara ea lipalo tse ngata e ka sebetsang ka lebelo le tlase.
Leha ho le jwalo, ntlha ya bohlokwa: pele e fetoha motlakase, matla a moya a qalwa ka ho fetolwa ke rotor hore e be matla a mechini a potolohang, mme boleng ba phetoho ena ke bona bo etsang qeto ya tshebetso yohle ya turbine.
10. Kesimpulan
Rotor ea turbine ea moea e fetola matla a moea hore e be matla a mechini eseng ka ho "sutumetsoa" joalo ka mochini oa moea oa setso, empa ka melao-motheo ea aerodynamics ea mapheo: foil ea moea e hlahisa phahamisa, phahamisa e hlahisa matla a tangential, a hlahisang torque e fetolang rotor. Bokhoni ba ts'ebetso bo susumetsoa ke moralo oa lehare (ho sotha, profil, bolelele), liparamente tse kang Tip Speed Ratio, le litsamaiso tsa taolo tse kang taolo ea pitch le litsamaiso tsa yaw. Leha ho na le meeli ea khopolo-taba e kang Betz Limit, boenjiniere ba sejoale-joale bo lumella liturbine ho atamela ts'ebetso e ntle ha li ntse li boloka polokeho le ts'epo. Qetellong, rotor ke "pelo" ea turbine ea moea - karolo e hokahanyang matla a tlhaho a moea le litlhoko tsa matla a batho ka ho potoloha ha mechini ho lekantsoeng le ho laoloa.
