風力タービンは風力から電気エネルギーに運動エネルギーを変換します。回転子速度と出力を計算する方法を理解することは、タービンのパフォーマンスと効率性を最適化するための不可欠です。この記事では、これらの計算のための主要な式と実用的な例を提供します。

回転子の速度の計算

風力タービンの回転子速度は風速とタービンの設計によって異なります。 これは、通常、1分あたりの回転数(RPM)で測定されます。 基本的な式は、回転子の半径と風速に先端速度を照合します。

[]回転速度(RPM)=(風速×60)/(π×回転子径)

どこ:

  • 風速はメートル/秒(m/s)です
  • 回転子の直径はメートル(m)にあります

電力出力の計算

風力タービンの出力は、次の式で推定できます。

[パワー(Watts)=0.5×空気密度×風速3×電力係数]

どこ:

  • 空気密度は海レベルで約1.225 kg/m3です
  • 掃引面積 = π × (回転子半径)2
  • 電力係数(Cp)は、通常0.35から0.45の範囲

計算例

風力タービンは80メートルの回転子の直径および12 m/sの風速があるとします。空気密度は1.22 kg/m3であり、力係数は0.4です。

まず、掃引面積を計算します。

面積 = π × (40) 2 ≈ 5026.55 m2

次に出力を推定します。

力= 0.5 x 1.225 x 5026.55の× 123の× 0.4≈ 17,000,000のワットか17 MW

最後に、回転子の速度を決定して下さい:

回転子の速度 = (12の× 60)/(πの× 80) ≈ 2.86のRPM