Første Nordiske Elektroteknikermøde i København 1920

viss arbetsmaskin, t. ex. en kolvpunip, igang. Man vill med andra ord hålla den drivna pumpen igång så stor del av året som möjligt utan att kunna draga full nytta av den vid starkare vind med vindhastighetens 3:dje potens växande energitillgången. I det foregående har jag icke berört frågan om vind- hjulets verkningsgrad. Därmed skulle man då mena för- hållandet mellan vindmotorns mekaniska effekt och effek- ten hos en luftström, som med vindhastigheten genomlöper en area lika med den av vingarna bestrukna cirkelylan. Eftersom vindmotorn genom luftstrommens sugning på läsidan i någon mån kan tänkas bromsa luftens rörelse även utanför denna cirkel, är det kanske riktigare att tala om skenbar verkningsgrad. Med stod av effekt- siflror, givna av Stertz i »Moderne Windturbinen«, har jag funnit den skenbara verkningsgraden hos vindturbiner av 6—12 m hjuldiameter och 3—6 m vind variera mellan 48 och 52 pCt. Enligt la Cour gav hans motor med 8 m långa vingar och 6 m vind 22 pCt. skenbar verkningsgrad. Skillnaden synes mig füllt motiveras av olikheten i ving- sektion. Det stora antalet skovlar är alls icke olägligt med hänsyn till verkningsgraden, men den uppnåeliga effekten per kvadratmeter vinggyta och kostnaden för konstruktionen per utnyttjad kWh. biir en helt annan fråga. Vilken skenbar verkningsgrad man får ut med en tvåvingad motor med buktig vingsektion, är naturligtvis vanskligt att förutsäga. Den bör naturligen, om vingbred- den väljes riktikt, bliva avsevärt störte än för la Cours motortyp, och med riktigt vald vingsektion och hastighet. finns egentligen intet skäl varför den skulle antages bliva mindre än för den amerikanska turbintypen, om den blott bromsar luftstrømmen i gynnsammaste grad och är utfor- mad för minsta förlust genom luftfriktion. Omlopps hastighet. Den största arbetsprestationen av varje del av vingen erhålles, som förut sagts, om hastigheten är en viss mång- fald av vindstyrkan. Därvid mäste man komma ihåg, att vindhastigheten vid försök med plattor direkt mätts upp och alttså motsvarar den i vindmotorn verkligen rådande, som genom motorns bromsande verkan påtagligen är min- dre än den ohämmade vinden. Om man i en vindmotor tar ut 50 pCt. av vindens effekt i den bestrukna cirkeln, redu- cerar man vindhastigheten till kanske 80 pCt. av den na- turliga. Den gynnsammaste vinghastigheten i forhållande till den fria vinden bör då vara ungefar 80 pCt. av de i diagrammen angivna siffrorna, vilket också tycks stämma med erfarenheterna från utförda anläggningar. Då nu emellertid vingens hastighet från centrum til periferien växer proportionellt mot radien, löper endast en viss punkt utefter vingen med den ideala hastigheten, under det alla utanför liggande delar löpa för fort och alla innanför lig- gande delar för sakta. Delta forhållande har föranlett mig att för mycket stora vindmotorer tänka på möjlig- heten att använda flera vingpar utanför varandra. Delar man upp vingen, exempelvis i två delar, av vilka den inre har den yttres halva radie, får den inre vingen löpa med dubbelt så stort omloppstal som den yttre. Genom en sådan anordning kan man öka upp energiutbytet i cir- kelns inre del, så att energiproduktionen av heia anlägg- ningen stiger med kanske 20 pCt. Man får en mer kompli- cerad och dyrare konstruktion, och för varje fall mäste utredas, huruvida losningen är ekonomiskt gynnsam. Stör- sta energi får man alltså ut av en vindmotor, om dess om- loppshastighet är proportionel! mot vindhastigheten. Dess effekt är därvid proportionel! mot varvtalets tredje po- tens. Skall en vindmotor leverera energi till ett trefasnät, vore det emellertid enklast, om den löpte med konstant varvtal, resp. om asynkron generator användes, med nära konstant varvtal.1) Det biir då en sårskild fråga vilket varvtal, som ställer sig gynnsammast. Som jag sedan skall komma till, kan man icke tänka på att utnyttja vindstyr- kor utöver en viss övre gräns. Det gäller alltså vid valet av varvtal att finna den hastighet, som tillgodogör möjligast stor del av vindenergien under denna gräns. Losningen biir då i väsentlig grad beroende av vindvaraktighetsdiagram- mets utseende på den trakt, dår motorn skall ställas. Se vi t. ex. på diagrammen i fig. 2, är tydligt, att man vid Hållo skulle inrikta sig på att utnyttja vinden mellan kanske 6 ock 12 meter, under det att man i Bromberg hellre skulle hålla sig mellan t. ex. 3 och 8. I förra fallet skulle man kanske gå till 30 m periferihastighet, vilket gåve gynnsam- maste utbyte vid c:a 10 m vind, under det att man i senate fallet hade mer fordel av någonting omkring 20. Emeller- tid kan den gynnsammaste omloppshastigheten för varje fall någorlunda utredas med stod av vingtypens effekt- kurvor. Ett konstant varvtal hos vindmotorn kommer i varje fall att giva ett avsevärt mindre energiutbyte än ett mol vindhastigheten proportionellt och medför också den komplikationen, att vingarna för ernåendet av bästa utbyte mås te vridas allt efter vindstyrkens variationer. Del har påståtts, att erfarenheten visat omöjligheten att driva en vindmotor med konstant varvtal. För att komma liil klarhet, huru det forhåller sig med den saken, återgå vi till diagrammen over ytors formåga att uppta vindenergi vid olika hastighet i forhållande till vinden. Se vi då på de la Courska diagrammen för plana och brutna plattor, dividers; arbetet med n, så får man kraften i rörel- seriktningen, d. v. s. ett mått på vridningsmomentet. För den plana plattan finner man, att vridningsmomentet stiger med sjunkande hastighet och oförändrad vingställning, d. v. s. om man overbelastar en vindmotor med plan vingsektion, så sackar dess hastighet, under det att vrid- ningsmomentet stiger. Vid ökad belastning saktar så- lunda en vindmotor av denna typ farten, till dess jäm- vikt uppnås. Se vi på diagrammen över den brutna plat- tan, finna vi, att vridningsmomentet stiger endast obetyd- ligt utöver vridningsmomentet vid gynnsammaste hastighet. Går man lili lägre hastighet, avtar vridningsmomentet vid sjunkande hastighet. Följden härav är, att en la Cours motor kan bromsas till ett obetydligt större vridnings- moment än det gynnsammaste, d. v. s. det, som vid given vindhaslighet ger största effekt. Bromsar man med ett för stort vridningsmoment, stannar den, och detta inträf- far alltså ganska snart, om man overskrider det gynnsam- maste momentet. I en ännu mycket högre grad är detta fallet med den buktiga ytan. Man kommer dår praktiskt taget icke till x) Man lär dock numera för ändamälet hava utbildat asyn krongeneratorer med varvtalet variabelt i forhållandet 1:2.