達里厄風車 加載試驗 – 垂直軸風車

之前做了達里厄(Darrieus)風車的空載試驗,在風速 2.1 m/sec 時,風車雖無法自行啟動,但助推後可以達到轉速 122 rpm,轉得算挺快的!然而,此時能夠發電嗎?這必須做加載試驗才能夠明白,本文介紹加載試驗的作法並提供完整的影片。

 

由於曾經從事工控(自動化)工作,手邊有一組伺服馬達,可以用來啟動風車,當風車轉速足夠時,伺服馬達也可施加反向扭矩以作為負載,以量測風車的帶載能力,以下是本實驗的影片記錄:(简体版请点选右上方语言列)

達里厄(Darrieus)風車屬於升力型垂直軸風車,由此實驗可知,其特性雖然難以自行啟動,但不表示在此風速下無法工作,而是必須先將風車帶到足夠的轉速後,才能夠產生扭力,來推動負載,若能搭配合適的發電機自然也能進行發電。

因此升力型垂直軸風車運轉時,必須隨時監視主軸的轉速與當時的風速,計算出 葉尖速比 [註 1],以得知風車的帶載能力,當轉速太慢則必須提速,若超過額定轉速也必須加以限速或制動,這些都必須透過控制來達成,因此風車與自動化這個行業其實關係密切啊!

參考:風能與風車各種風車效率的比較風車原理與分類風車的效率計算


[註 1] 葉尖速比(Tip Speed Ratio,TSR) 是影響風車性能很重要的一個參數。達里厄風車屬於升力型垂直軸風車,當運轉時,葉片攻角會一直變化,TSR 太低會造成攻角變化的範圍太大而造成失速,當 TSR 在 3~6 倍時,葉片攻角位於適合的範圍,葉片性能得以發揮,升力遠大於阻力,因此可得高效率,而阻力型風車的 TSR 則無法超過 1,因而效率較低。


 


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