О МЕХАНИЗАЦИИ ВОЗДУШНОГО ВИНТА

Заглянем еще раз в картинку с подсчетом мощности генератора. Чтобы генератор не перегрелся и не вышел из строя, необходимо каким-то способом ограничить нет, отнюдь не мощность нагрузки на генератор, а, что гораздо надежнее, подводимую к генератору ветряком мощность.
Эта мощность, как мы знаем, зависит в третьей степени от скорости ветра и, даже при незначительном усилении ветра, генератор в течение нескольких минут может перегреться.
При какой частоте вращения винта может перегреться генератор на картинке, рассчитанный на номинальную мощность 1,8-1,9 кВт?
Очевидно, что требуемое ограничение мощности соответствует величине 2,0-2,1 кВт или мощности фазы 0,7 кВт.
Фаза будет иметь такую мощность тогда, когда сила тока зарядки аккумулятора напряжением 30 вольт првысит 66 ампер или 22 ампера на фазу. При этом, фазное напряжение, очевидно, будет составлять 700/22=32 вольта.
Фаза, имеющая напряжение 14 вольт при 60 об/мин, напряжения 32 вольта достигнет при увеличении частоты вращения генератора до 60*32/14=137 об/мин.
Т.е., рабочий диапазон частот вращения генератора – от 60 об/мин – начала зарядки аккумулятора до частоты вращения 135 об/мин превышение которой недопустимо.

Для получения полезной мощности 1,9 кВт к генератору, при его КПД около 75%, следует подвести мощность примерно 2,4 кВт. При КИЭВ винта 0,33 мощность воздушного потока должна составлять 7,2 кВт. Для получения такой мощности при расчетном ветре 6 м/с требуется винт, ометаемая площадь которого 7200/216/1,23=27 кв.м , т.е. винт с диаметром 5,2 метра.
Скорость конца лопасти такого винта при 137 об/мин составляет 2,6*137/60*6,28=37 м/с.
Предельная быстроходность проектируемого винта 37/6=6 - удовлетворительная.
В связи с большими размерами и тихоходностью, а также разгоном винта до 55 об/мин вообще без нагрузки, подойдет практически любой аэродинамический профиль.

И вот тут становится очевидной проблема. Как же не допустить разгон винта быстрее 135 об/мин?
Если бы воздушный винт был “плохим”, с плохим аэродинамическим качеством (можно почитать в инете, что это такое), то вопрос решился бы сам собой – при усилении ветра сопротивление вращению винта росло бы быстрее, чем сообщаемый ему ветром вращающий момент и такой винт имел бы “естественную” максимальную частоту вращения, быстрее которой он не мог бы вращаться при сколь угодно большой скорости ветра.
Мы же, однако, не собираемся оснастить хороший генератор заведомо плохим ветряком, который будет вращать генератор кое-как.
Следует, значит, оснастить винт генератора устройством, которое ограничит скорость винта указанной выше величиной.
В авиации используются разлчные способы и устройства для принудительного ухудшения аэродинамического качества элементов конструкции самолета.
Простейшие из этих устройств – тормозные щитки, закрылки, интерцепторы и проч., управляемые пилотом.
Но, не лезть же нам на мачту регулировать что-то у вращающегося винта. Устройство должно быть автоматическим и надежно ограничивать скорость вращения винта.
Простейшим таким устройством, известным в авиации, является комбинировнный закрылок-интерцептор – см. картинку.
Такой закрылок-интерцептор представляет собой обычную подпружиненную, поворотную на оси жестянку, прижимаемую к одной из плоскостей винта регулируемой пружиной и слегка выступающую краем над рабочей плоскостью.
При увеличении скорости обтекания воздухом рабочей поверхности винта , воздух, воздействуя на жестянку, поворачивает ее на оси, растягивая пружину. Чем скорость воздуха выше – тем пружина растягивается больше и тем на больший угол поворачивается жестянка.
Расчет размеров конструкции и усилия пружины производится так, чтобы жестянка начинала поворачиваться при скорости ветра от 85-90% максимально допустимой и не доходила до положения перпендикулярно лопасти при самом сильном урагане. Т.е., чтобы никакой ветер не мог бы вращать винт быстрее, чем заранее заданная регулировкой пружины скорость.
В качестве оси для жестянки используются обычные петли для мебельных дверок.
Использование устройств автоматического ограничения частоты вращения винта в ветроустановках средней мощности избавляет ветролова от применения дорогостоящих MPPT- контроллеров и позволяет упростить “входную” – между генератором и аккумуляторной батарей автоматику, сведя ее к одному дифференциальному реле напряжения, отключающему батарею от генератора при превышении напряжения заряда батареи и снова включающему батарею на заряд при разряженной батарее. Подобные схемы включения-отключения широко применяются в устройствах для зарядки автомобильных и других аккумуляторов.

Ачередной яичко...

Цитата:

Сообщение от Сашун

О МЕХАНИЗАЦИИ ВОЗДУШНОГО ВИНТА

...В качестве оси для жестянки используются обычные петли для мебельных дверок...

Такой стиль сообщений использовался в карикатурных журналах "Крокодил" прошлого столетия. Подходящий пример для "рекламы" сайта в выпусках тележурнала "Фитиль", если он ещё выпускается...

Цитата:

Сообщение от SVNKz

Такой стиль сообщений использовался в карикатурных журналах

Когда нечего сказать по сути можно еще поискать пропущенные запятые ...

"Рояльные петли" и сами по себе и термин используется в авиации до сих пор.
Лопасти с интерцепторами пытались делать, пик проб был полвека назад.
Все пришли к выводу что лучше всего управлять углом установки лопастей.
Но до сих пор еще стоит много больших ветряков с кончиками лопастей поворачивающимися на 90 град при превышении оборотов либо по команде.

Цитата:

Сообщение от Сашун

При этом, фазное напряжение, очевидно, будет составлять 700/22=32 вольта.

Что есть здесь фазное напряжение? Действующая ЭДС? Или падение напряжения на внутреннем сопротивлении фазы? И что есть мощность фазы 700 Вт. На какой нагрузке?

Механицация лопастей на вертушки в 2-3кВт дело люксовое. Вот чем пользуемся южнее Дуная уже 38000 лет...

Цитата:

Сообщение от Левасиб

Что есть здесь фазное напряжение? Действующая ЭДС?

Да.

Цитата:

Сообщение от Левасиб

И что есть мощность фазы 700 Вт. На какой нагрузке?

Полезная мощность на зарядку 24-вольтового аккумулятора через выпрямитель Ларионова. Мощность в нагрузке 2000 ватт/30 вольт = 66 ампер, т.е. по 22 ампера на фазу.

Цитата:

Сообщение от Сашун

При какой частоте вращения винта может перегреться генератор на картинке, рассчитанный на номинальную мощность 1,8-1,9 кВт?
Очевидно, что требуемое ограничение мощности соответствует величине 2,0-2,1 кВт или мощности фазы 0,7 кВт.
Фаза будет иметь такую мощность тогда, когда сила тока зарядки аккумулятора напряжением 30 вольт превысит 66 ампер или 22 ампера на фазу. При этом, фазное напряжение, очевидно, будет составлять 700/22=32 вольта.

Сашун, какая связь номинальной мощности с работой на аккумулятор? Номинальная мощность при КПД 75% подразумевает работу на нагрузку, в 3 раза большую по сопротивлению, чем внутреннее. При работе на аккумуляторную батарею сопротивление нагрузки равно нулю (диодами, проводами, внутренним сопротивлением батареи пренебрегаем). Нагрузка - только внутреннее сопротивление.
И потом, при фазной действующей ЭДС 32 В средняя выпрямленная ЭДС генератора - 75 В, при заряде батареи 30 В на статоре должно упасть 75-30=45 В. Вы представляете, какой ток должен быть в таком низкоомном статоре? Я так прикинул - в районе 1000 А...
Пока не просто "сыро", а я бы сказал - "мокро".

Я б сказал, дымно.