Vì sao cánh tua bin gió có thể xoay góc ngay trên trục của chính nó?
Khám phá mở rộng – Vật lý/KHTN 10
Cơ cấu pitch xoay cánh quanh trục dọc của nó để thay đổi cách cánh nhận tác dụng từ dòng khí. Nhờ vậy, hệ điều khiển có thể điều chỉnh mômen khí động và tốc độ rotor thay vì chỉ chờ gió đổi.
Đổi góc là đổi tương tác với dòng
Một cánh không nhận cùng tác dụng ở mọi tư thế. Hướng bề mặt so với dòng tương đối ảnh hưởng phân bố áp suất và lực khí động. Khi cánh xoay góc, thành phần lực tạo mômen dẫn quay cũng có thể đổi.
Dòng tương đối còn liên quan chuyển động của chính cánh đang quay. Vì thế, không nên chỉ nhìn hướng gió đứng yên rồi suy mọi phần của rotor có cùng điều kiện.
Gió mạnh hơn không luôn phải quay nhanh hơn mãi
Ở những điều kiện cần hạn chế công suất hoặc tải, hệ có thể đưa cánh về tư thế giảm tác dụng dẫn quay, thường được gọi là feather. Việc điều chỉnh giúp rotor làm việc trong miền được thiết kế.
Hình dung một nguồn năng lượng ngoài đang mạnh lên nhưng máy có giới hạn. Một cách điều khiển là thay đổi cách nhận năng lượng từ nguồn, không nhất thiết chỉ tăng một lực hãm ở đầu ra.
Pitch khác quay cả cụm theo gió
Quay cụm máy để thay đổi hướng trục rotor là một nhiệm vụ khác, thường gọi là yaw. Pitch đổi góc của cánh, còn yaw đổi hướng của hệ rotor so với hướng gió.
Hai quá trình có thể cùng xuất hiện trong một tua bin hiện đại, nhưng không nên gộp chúng thành một động tác “cánh tìm gió”. Các thiết kế cũng có thể dùng cách điều chỉnh khác nhau.
Hiểu lầm: tua bin có thể lấy mọi năng lượng bằng cách chọn một góc hoàn hảo. Giới hạn của dòng khí và tổn hao thiết bị vẫn tồn tại; pitch là công cụ vận hành, không xóa bảo toàn năng lượng.
Ghi nhớ: đổi góc cánh để đổi lực và mômen; dùng phản hồi để đạt trạng thái mong muốn; phân biệt điều khiển nhận năng lượng với khả năng tối đa lý thuyết.
Đọc thêm
- Vì sao tua bin gió không thể lấy hết động năng của dòng khí đi qua?
- Vì sao đầu cánh máy bay thường có phần uốn lên?