hvorfor ikke flere blader?
Vindturbiner er bygget for å fange vindens kinetiske (bevegelsesenergi) energi. Spørsmålet oppstår hvorfor moderne vindturbiner ikke er bygget med mange rotorblad, som de gamle «Amerikanske» vindmøllene. Turbiner med mange kniver eller svært brede blader, dvs. turbiner med en veldig solid rotor vil imidlertid bli utsatt for svært store krefter når vinden blåser med en orkanhastighet(husk at vindens energiinnhold varierer med vindens tredje kraft).
Vindturbin produsenter må sertifisere at deres turbiner er bygget, slik at de kan tåle ekstreme vind som oppstår, si, under 10 min en gang hvert 50 år. For å begrense innflytelsen fra de ekstreme vindturbinprodusentene foretrekker derfor generelt å bygge turbiner med noen få, lange, smale kniver. For å gjøre opp for smalheten av bladene som vender mot vinden, foretrekker turbinprodusenter å la turbinene rotere relativt raskt.
Hvorfor Ikke et jevnt antall kniver?
moderne vindturbiningeniører unngår å bygge store maskiner med et jevnt antall rotorblader. Den viktigste årsaken er stabiliteten til turbinen. En rotor med et merkelig antall rotorblader og minst tre kniver kan anses å være lik en plate ved beregning av maskinens dynamiske egenskaper.
en rotor med et jevnt antall kniver vil gi stabilitetsproblemer for en maskin med stiv struktur. Årsaken er at i det øyeblikk det øverste bladet bøyer seg bakover, fordi det får maksimal kraft fra vinden, går det nederste bladet inn i vindskyggen foran tårnet.
de fleste moderne vindturbiner som brukes til å generere elektrisitet har tre blader, selv om noen har to eller en. Tre blader har den spesielle fordelen at det polare treghetsmomentet med hensyn til yawing er konstant, og er uavhengig av rotorens azimutposisjon. Denne egenskapen bidrar til relativt jevn drift, selv under yawing. En to-blad rotor har imidlertid et lavere treghetsmoment når bladene er vertikale enn når de er horisontale. Denne ubalansen er en av grunnene til at de fleste to-blader vindturbiner bruker en vakler rotor. Bruk av mer enn tre kniver kan også resultere i en rotor med et treghetsmoment uavhengig av posisjon, men mer enn tre kniver brukes sjelden. Dette er hovedsakelig på grunn av de høyere kostnadene som ville være forbundet med de ekstra bladene.
det danske 3-bladede konseptet
De fleste moderne vindturbiner er trebladet design med rotorposisjonen opprettholdt motvind (på den vindfulle siden av tårnet) ved hjelp av elektriske motorer i deres yaw mekanisme. Denne designen kalles vanligvis det klassiske danske konseptet og har en tendens til å være en standard mot hvilken andre konsepter vurderes. De aller fleste turbinene som selges i verdensmarkedet har dette designet.
grunnkonstruksjonen ble først introdusert med den anerkjente gedser-vindturbinen. En annen egenskap er bruken av en asynkron generator.
tobladet (teetering) konsept
tobladet vindturbin design har fordelen av å spare kostnadene for ett rotorblad og dens vekt, selvfølgelig. Imidlertid har de en tendens til å ha problemer med å trenge inn i markedet, delvis fordi de krever høyere rotasjonshastighet for å gi samme energiutgang. Dette er en ulempe både med hensyn til støy og visuell inntrenging. I det siste har flere tradisjonelle produsenter av tobladede maskiner byttet til trebladede design.
To-og enbladede maskiner krever en mer kompleks konstruksjon med en hengslet rotor som vist på det andre bildet, dvs. rotoren må kunne vippe for å unngå for store støt til turbinen når et rotorblad passerer tårnet. Rotoren er derfor montert på en aksel som er vinkelrett på hovedakselen, og som roterer sammen med hovedakselen. Dette arrangementet kan kreve ekstra støtdempere for å hindre at rotorbladet treffer tårnet.
one-bladed concept
One-bladed vindturbiner eksisterer, og de sparer kostnadene for et annet rotorblad. Hvis noe kan bygges, vil ingeniører gjøre det. Enbladet vindturbiner er imidlertid ikke veldig utbredt kommersielt, fordi de samme problemene som er nevnt under tobladet design, gjelder i enda større grad til enbladede maskiner.
i tillegg til høyere rotasjonshastighet, og støy og visuelle inntrengingsproblemer, krever de en motvekt som skal plasseres på den andre siden av navet fra rotorbladet for å balansere rotoren (se andre figur). Dette negerer åpenbart besparelsene på vekt i forhold til en tobladet design. Den estetiske faktoren av utseendet av ubalanse er en annen vurdering. Den antatte fordelen er dermed at turbinen kan kjøre med et relativt høyt tipphastighetsforhold, og at kostnaden skal være lavere på grunn av behovet for bare ett blad.
Video frames
– Two blades: general explanation
– Three blades: general explanation