CHƯƠNG 3 : MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM
3.2. Thiết kế, chế tạo mơ hình Windbelt thử nghiệm trong điều kiện thực tế
3.2.1 Cơ sở lý thuyết
3.2.1.1 Cơ sở lý thuyết về mặt khí động
Năng lượng gió mà Windbelt có thể hấp thụ và chuyển đổi thành năng lượng điện được cho bởi công thức:
[4]
Trong đó:
- : Mật độ khơng khí (khối lượng riêng khơng khí) - : Vận tốc dịng khí (gió)
- : Diện tích qt (diện tích khi dây dao động quét được)
Từ công thức trên, ta thấy nếu coi mật độ khơng khí là khơng đổi, điều kiện gió tại cùng một thời điểm, cùng một vị trí sẽ khơng đổi thì năng lườn gió mà Windbelt có thể hấp thụ chỉ phụ thuộc vào diện tích qt
Hình 34: Minh họa diện tích quét của Windbelt
Diện tích quét được tính theo cơng thức:
[4]
Trong đó:
- : Phương trình đường cong dao động của dây (giả thiết có dạng Parabol) - : Chiều dài dây dao động
Từ cơng thức trên, ta có thể dễ dàng thấy được khi tăng chiều dài dây dao động thì diện tích qt của Windbelt tăng, kéo theo năng lượng gió mà nó hấp thụ tăng, dẫn đến tăng cơng suất điện có thể sản sinh.
3.2.1.2 Cơ sở lý thuyết về mặt điện từ
Công suất điện mà Windbelt có thể sản sinh phụ thuộc điện áp và cường độ dòng điện: Tuy nhiên với mỗi tải tiêu thụ, cơng suất này có thể khác nhau, tùy thuộc điện trở của tải. Vì thế giá trị cơng suất phụ thuộc tải, thay vì xác định trực tiếp cơng suất, ta có thể thơng qua giá trị điện áp mà Windbelt sinh được. Giá trị này có thể xác định theo cơng thức lý thuyết như sau:
[5]
Trong đó:
- : Số vịng của cuộn dây - : Tiết diện vòng dây
- : Cảm ứng từ (phụ thuộc nam châm) - : Tần số dao động.
, với là vận tốc gió, d biên độ dao động của flutter.
Ta thấy được điện áp phụ thuộc số vòng dây, tiết diện vòng dây, cảm ứng từ, tần số dao động flutter. Vì thế, để tăng điện áp, ta có thể tăng 1 trong các thơng số trên hoặc tăng tất cả.