Vindmøllen: Undersøgelse af elektrisk effekt og nyttevirkning

Forsøget går ud på at undersøge den elektriske effekt Pmølle, som en vindmølle producere.

Man har en række forskellige uafhængige variable:

Den ydre modstand RyVindhastigheden VvindVingevinklen ? (pitch)

VingetypeAntal vinger

Forsøgsopstilling

Teori

Vindmøllen er spændingskilde. I den ideelle spændingskilde er der følgende sammenhæng mellem polspændingen Upol og strømstyrken I:

Upol=-Ri?I+U0(1)

Her er U0 hvilespændingen og Ri den indre resistans.

Bruger man Ohms lov på det ydre kredsløb, får man:

Upol=Ry?I (2)

Den elektriske effekt afsat i den ydre modstand er givet ved:

Pmølle=Upol?I (3)

Den mekaniske effekt i vinden er givet ved:

Pvind=12?p?A?vvind3 (4)

Her er p luftens densitet og A er arealet af det tværsnit af vindrøret, som vingerne bestryger.Vindmøllens nyttevirkning (virkningsgrad) ? er defineret ved:

?=Pmølle0,59 ? Pvind (5)

1. DELFORSØG: Vindmøllens karakteristik og valg af ydre modstand Ry

Øvelsens udførelse

Først udstyrede vi vindmøllen med 3 ens vinger, og nedskrev vinklen ?.

Derefter indsatte vi vindmøllen i kredsløbet, og satte dekaderesistoren på 10 k?.

Vi tændte nu vindblæseren med maksimal vindstyrke, og placerede vindmøllen i en passende afstand fra blæseren.

Dernæst målte vi vindstyrken vvind med anemometeret umiddelbart foran rotoren.

Vi igangsatte nu selve forsøget ved at aflæse strømstyrken I og polspændingen Upol på multimetret.

Målingerne af I og Upol gentog vi med mindre værdier af den ydre resistans Ry, hvor vi i starten startede med store spring i Ry og mindre da den nærmede sig 1?.