达里厄风车 加载试验 – 垂直轴风车

之前做了达里厄(Darrieus)风车的空载试验,在风速 2.1 m/sec 时,风车虽无法自行启动,但助推后可以达到转速 122 rpm,转得算挺快的!然而,此时能够发电吗?这必须做加载试验才能够明白,本文介绍加载试验的作法并提供完整的视频。

由于曾经从事工控(自动化)工作,手边有一组伺服马达,可以用来启动风车,当风车转速足够时,伺服马达也可施加反向扭矩以作为负载,以量测风车的带载能力,以下是本实验的视频记录:(繁體版請點選右上方語言列)

达里厄(Darrieus)风车属于升力型垂直轴风车,由此实验可知,其特性虽然难以自行启动,但不表示在此风速下无法工作,而是必须先将风车带到足够的转速后,才能够产生扭力,来推动负载,若能搭配合适的发电机自然也能进行发电。

因此升力型垂直轴风车运转时,必须随时监视主轴的转速与当时的风速,计算出 叶尖速比 [註 1],以得知风车的带载能力,当转速太慢则必须提速,若超过额定转速也必须加以限速或制动,这些都必须透过控制来达成,因此风车与自动化这个行业其实关係密切啊!

参考:风能与风车各种风车效率的比较风车原理与分类风车的效率计算


[註 1] 叶尖速比(Tip Speed Ratio,TSR) 是影响风车性能很重要的一个参数。达里厄风车属于升力型垂直轴风车,当运转时,叶片攻角会一直变化,TSR太低会造成攻角变化的范围太大而造成失速,当 TSR 在 3~6 倍时,叶片攻角位于适合的范围,叶片性能得以发挥,升力远大于阻力,因此可得高效率,而阻力型风车的 TSR 则无法超过 1,因而效率较低。


 


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