por que não várias lâminas?
as turbinas eólicas são construídas para capturar a energia cinética (movimento) do vento. Surge a questão de por que as turbinas eólicas modernas não são construídas com muitas pás de rotor, como os antigos moinhos de vento “americanos”. Turbinas com muitas pás ou pás muito largas, ou seja, turbinas com um rotor muito sólido, no entanto, estarão sujeitas a forças muito grandes, quando o vento sopra a uma velocidade de furacão (lembre-se de que o conteúdo de energia do vento do vento varia com a terceira potência da velocidade do vento).Os fabricantes de turbinas eólicas precisam certificar que suas turbinas são construídas, para que possam suportar ventos extremos que ocorrem, digamos, durante 10 min uma vez a cada 50 anos. Para limitar a influência dos fabricantes de turbinas de ventos extremos, portanto, geralmente preferem construir turbinas com algumas lâminas longas e estreitas. Para compensar a estreiteza das pás voltadas para o vento, os fabricantes de turbinas preferem deixar as turbinas girarem com relativa rapidez.
por que não um número par de lâminas?
engenheiros modernos de turbinas eólicas evitam construir grandes máquinas com um número par de pás do rotor. A razão mais importante é a estabilidade da turbina. Um rotor com um número ímpar de pás do rotor e pelo menos três pás pode ser considerado semelhante a um disco ao calcular as propriedades dinâmicas da máquina.
um rotor com um número par de lâminas dará problemas de estabilidade para uma máquina com uma estrutura rígida. A razão é que no exato momento em que a lâmina superior se dobra para trás, porque obtém a potência máxima do vento, a lâmina mais baixa passa para a sombra do vento na frente da torre.
a maioria das turbinas eólicas modernas usadas para gerar eletricidade tem três pás, embora algumas tenham duas ou mesmo uma. Três pás têm a vantagem particular de que o momento polar de inércia em relação ao bocejo é constante e é independente da posição do azimute do rotor. Esta característica contribui para uma operação relativamente suave, mesmo enquanto boceja. Um rotor de duas pás, no entanto, tem um momento de inércia menor quando as pás são verticais do que quando são horizontais. Esse “desequilíbrio” é uma das razões pelas quais a maioria das turbinas eólicas de duas pás usa um rotor oscilante. O uso de mais de três pás também pode resultar em um rotor com um momento de inércia independente da posição, mas mais de três pás raramente são usadas. Isso se deve principalmente aos custos mais altos que seriam associados às lâminas adicionais.
o conceito dinamarquês de 3 lâminas
a maioria das turbinas eólicas modernas são projetos de três lâminas com a posição do rotor mantida contra o vento (no lado ventoso da torre) usando motores elétricos em seu mecanismo de guinada. Este design é geralmente chamado de conceito Dinamarquês clássico e tende a ser um padrão contra o qual outros conceitos são avaliados. A grande maioria das turbinas vendidas nos mercados mundiais tem esse design.
o design básico foi introduzido pela primeira vez com a renomada turbina eólica Gedser. Outra característica é o uso de um gerador assíncrono.
conceito de duas lâminas (oscilação)
os projetos de turbina eólica de duas lâminas têm a vantagem de economizar o custo de uma lâmina de rotor e seu peso, é claro. No entanto, eles tendem a ter dificuldade em penetrar no mercado, em parte porque exigem maior velocidade de rotação para produzir a mesma produção de energia. Esta é uma desvantagem tanto em relação ao ruído quanto à intrusão visual. Ultimamente, vários fabricantes tradicionais de máquinas de duas lâminas mudaram para projetos de três lâminas.
máquinas de duas e uma lâminas requerem um design mais complexo com um rotor articulado (cubo oscilante), como mostrado na segunda imagem, ou seja, o rotor deve ser capaz de inclinar para evitar choques muito pesados na turbina quando uma pás do rotor passa pela torre. O rotor é, portanto, montado em um eixo perpendicular ao eixo principal e que gira junto com o eixo principal. Este arranjo pode exigir amortecedores adicionais para evitar que a lâmina do rotor atinja a torre.
conceito de uma lâmina
existem turbinas eólicas de uma lâmina e economizam o custo de outra lâmina do rotor. Se alguma coisa puder ser construída, os engenheiros farão isso. As turbinas eólicas de lâmina única não são muito difundidas comercialmente, no entanto, porque os mesmos problemas mencionados no projeto de duas lâminas se aplicam em uma extensão ainda maior às máquinas de lâmina única.
além da maior velocidade de rotação e dos problemas de ruído e intrusão visual, eles exigem que um contrapeso seja colocado do outro lado do cubo da lâmina do rotor para equilibrar o rotor (veja a segunda figura). Isso obviamente nega a economia de peso em comparação com um design de duas lâminas. O fator estético do aparecimento do desequilíbrio é outra consideração. A vantagem presumida é, portanto, que a turbina pode funcionar em uma relação de velocidade de ponta relativamente alta e que o custo deve ser menor devido à necessidade de apenas uma lâmina.
Video frames
– Two blades: general explanation
– Three blades: general explanation