為電力設計并研制三分之一比例的垂直軸風力發(fā)電機外文文獻翻譯、中英文翻譯、外文翻譯

為電力設計并研制三分之一比例的垂直軸風力發(fā)電機外文文獻翻譯、中英文翻譯、外文翻譯,電力,設計,研制,三分之一,比例,垂直,風力發(fā)電機,外文,文獻,翻譯,中英文 為電力設計并研制三分之一比例的垂直軸風力發(fā)電機 DESIGN AND DEVELOPMENT OF A 1/3 SCALE VERTICAL AXIS WIND TURBINE FOR ELECTRICAL POWERG 為電力設計并研制三分之一比例的垂直軸風力發(fā)電機 摘要：本文通過對風力渦輪機技術測量風速的研究來闡述馬來西亞的發(fā)電技術。測量超過三分之一比例的原型垂直軸風力發(fā)電機的風速，其主要目的是預測全尺寸H型垂直軸風力渦輪機的性能。風力發(fā)電機產(chǎn)生的電力受發(fā)電機的兩個主要部分的影響：風力發(fā)電和皮帶傳動系統(tǒng)。葉片、阻力區(qū)系統(tǒng)和皮帶傳動系統(tǒng)決定轉(zhuǎn)化成電力的風力能，轉(zhuǎn)化成電力的風受葉片、阻力區(qū)系統(tǒng)和皮帶傳送系統(tǒng)的影響。本文主要研究風力和皮帶傳送系統(tǒng)的影響。塞格林工業(yè)大學熱工學系實驗室為這個三分之一規(guī)模的風力發(fā)電機組設計了一套葉片和拖動裝置。風力發(fā)電機組分別進行5.89米/秒、6.08米/秒和7.02米/秒的風速測試。從實驗中計算出風力分別為132.19W，145.40W和223.80W。目前的研究正在探索最大風力。 關鍵詞： 皮帶傳送系統(tǒng)； 雷諾數(shù)； 風力； 風力發(fā)電機組 引言：風能是一種動能，與大氣運動密切相關。它已被用于航行船、磨糧食、灌溉數(shù)百年，風力發(fā)電系統(tǒng)將動能轉(zhuǎn)化為更加有用其他形式的能量，自古以來風力發(fā)電系統(tǒng)就被應用在灌溉、磨坊中；自20世紀初，它就開始被用來發(fā)電，許多國家尤其在農(nóng)村地區(qū)都安裝了水抽水風車。 風輪機是一臺把風的動能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機械能的機器，然后被用來工作，在更先進的機型里旋轉(zhuǎn)機械能通過發(fā)電機被轉(zhuǎn)換成電能，這是能量最通用的形式（菲茨沃特等，1996）。幾千年來，人們利用風車抽水或磨糧食，即使進入二十世紀，身材高大、苗條、多葉片完全由金屬制成的風力發(fā)電機也已經(jīng)進入美國家庭和牧場將水抽到房子的管道系統(tǒng)或牲畜的飲水槽，第一次世界大戰(zhàn)后，主要的工作是開始發(fā)展可以產(chǎn)生電力的風力渦輪機，馬塞勒斯雅各布在1927年發(fā)明了一種可以為收音機和一些燈提供能量的原型，但僅僅如此。當電力需求增加后，Jacobs的小型的有不足的風力發(fā)電機開始不用。第一個大型風力渦輪機由帕爾默考斯萊特普特南在1934年美國建立起構思的，完成于1941年。這臺機器非常巨大，該身有36.6碼（33.5米）高，它的兩個不銹鋼葉片直徑有58碼（53米）。Putnam的風力渦輪機可以產(chǎn)生一千二百五十〇千瓦電力，足以滿足一個小城鎮(zhèn)的需要（莫內(nèi)特等，1994）。然而由于機械故障在1945年就被遺棄了。隨著20世紀70年代石油禁運，美國又開始考慮從風力渦輪機生產(chǎn)廉價電力的可行性。1975年，Mod-O原型開始運作，這是一個有兩個21碼（19米）葉片的100千瓦渦輪。更多的原型機（Mod-OA, Mod-1, Mod-2）每個都比前一次更大更有能量。 目前，美國能源部的目標是每臺機器超越3200千瓦。風力渦輪機以許多不同的模式存在著，其中最引人注目的是垂直軸達里厄風力發(fā)電機，其形狀極像打蛋器（菲茨沃特等，1996）。該模型由制造商鼎力支持，是一個擁有約100萬千瓦能和三個長度不超過33碼（30米）葉片的水平軸渦輪機。三葉片風力渦輪機旋轉(zhuǎn)更加順暢，比兩片葉片更容易平衡。另外，更大的風力發(fā)電機產(chǎn)生更多的能量，較小的型號是不太可能發(fā)生重大機械故障，從而更經(jīng)濟地維護。風力發(fā)電場如雨后春筍般遍布了美國，其中最引人注目的是加利福尼亞州。風力發(fā)電場是一個在順風風力渦輪機生產(chǎn)領域的巨大陣列。風力渦輪機的大量互聯(lián)是必要的，以便產(chǎn)生足夠的電力以滿足龐大人口的需求。目前，由幾個風能源公司擁有在風力發(fā)電場的17000臺風力渦輪機每年每小時能產(chǎn)生的電力三十七點零億千瓦，足以滿足50萬家庭的能源需求。風力渦輪機由三個基本部分組成：塔，機艙，轉(zhuǎn)子葉片。塔是由一個類似電塔的鋼格塔和一個鋼管塔里面有梯子可以通到發(fā)動機艙兩部分組成，構建風力渦輪機的第一步是架設塔。雖然塔的鋼件在工廠制造，但是它們通常是在現(xiàn)場組裝。在安裝之前先把零件用螺栓連在一起，然后塔必須與地面保持水平，起重機將塔吊到他指定的位子上，所有螺栓擰緊并穩(wěn)定，然后再完整的測試，接下來，安裝玻璃鋼機艙。其在工廠里的內(nèi)部工作是把主傳動軸，齒輪箱和刀片俯仰和偏航控制裝配到底座上（哈蒙斯，2004年），然后機艙閂上圍繞設備，在現(xiàn)場，機艙是被吊過來與塔一起閂到位，此外，一個在轉(zhuǎn)子表面的風力渦輪機的空氣動力學在空氣動力學領域內(nèi)是非常重要的，轉(zhuǎn)子軸帶了一個風向標通過在垂直方向安裝一個控制軸去定位葉片來改變風向。采用轉(zhuǎn)子葉片間距調(diào)節(jié)其軸轉(zhuǎn)身使葉片和轉(zhuǎn)子的氣動特性得到控制。風能使旋翼飛機跟隨變換的風向而導致旋翼飛機偏航，集線器是轉(zhuǎn)子剛性螺栓連接和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相聯(lián)系是相對固定的電網(wǎng)頻率，未來只能得到更好的風力渦輪機。用于風能的潛力大部分尚未開發(fā)，美國每年由風產(chǎn)生的潛在電力總量約為10777億千瓦時（基思，2005）。這些新的風力發(fā)電場示范著風能如何可以幫助滿足國家日益增長的既經(jīng)濟實惠又可靠的電力需求。隨著政府繼續(xù)鼓勵從而加快了其發(fā)展，這種可再生能源的競爭日趨激烈的來源將在2020年提供至少百分之六的國家電力?，F(xiàn)在正進行研究，以增加對風力資源的知識。這包括在更多的地方測試其建立風力發(fā)電廠的可能性，那里的風強大有力且能被利用. 計劃實際上是把機器的壽命從5年提高到20年甚至30年，改善葉片的頻率，提供更好的控制，發(fā)展傳動系統(tǒng)使壽命更長從而允許更好的保護和接地。美國能源部最近建立一個計劃去開發(fā)最新研究,為了打造出比現(xiàn)在一個理想的風力渦輪機效率百分之59.3還要高的風力發(fā)電機（Milligan和Artig,1999) ，也就是說，59.3風的能源百分之可以被捕獲。在實際使用中渦輪機效率約百分之三十，美國能源部還簽約三家公司進行調(diào)查以減少機械故障，該項目始于1992年春，將延伸到本世紀末。風力發(fā)電機將在未來幾年內(nèi)會變得越加普遍，在世紀之初我們應該看到被妥善安置且高效耐用以及眾多的渦輪機。據(jù)風力渦輪機的背景調(diào)查，H型垂直軸風力發(fā)電機在雪蘭莪工業(yè)大學的熱工實驗室被設計出來，他們以具備自主研發(fā)的能力。此外，這臺機器已經(jīng)被設計允許各種各樣的修改，比如葉片的輪廓，而且還進行了多次的測試。這個設計的第一部分包括了研究，集思廣益，工程分析，渦輪機的設計選擇和樣機試驗。使用通過適當?shù)恼{(diào)查結果獲得的數(shù)據(jù)，最終完整的渦輪機就被設計建造出來了。風力發(fā)電機以軸為標準可以被分為兩類，水平軸風力機（HAWT）和垂直軸風力發(fā)電機（VAWT）。水平軸風力機在近地面很難被操作，動蕩的風流會導致葉片的偏航，則葉片軸承得做得更加的光滑來避免更多層次的風流，水平軸風力機也很難去安裝，這需要非常高且昂貴的起重機和熟練的操作技巧，順風變種會遭遇疲勞，由湍流會引起結構失效，它的高度為低空飛行的飛機造成了安全隱患。除此之外，水平軸風力渦輪機的空氣動力學是相當復雜的，在葉片上的氣流跟遠離渦輪機的氣流是不一樣的。這種十分自然的從空氣中提取能量的方式通過渦輪機使風向改變。另外，在旋轉(zhuǎn)體表面，應用于風力發(fā)電機的空氣動力學包括了幾乎在其他應用領域看不到的效用。學者們提出了許多不同構造類型的垂直軸風力發(fā)電機。達里厄的垂直型風力發(fā)電機是最常見的，我們廣泛使用它來產(chǎn)生電能。然而，達里厄的發(fā)電機也像劣質(zhì)的能源市場一樣遭受構造性問題。為了提高風力發(fā)電機的效用，本文致力于設計并建立三分之一比例的H型垂直軸風力發(fā)電機，能夠根據(jù)風的流動而自我啟動。垂直軸風力發(fā)電機的高效性能將改變?nèi)藗儗︼L能被利用的標準的思考，而且能激勵未來垂直軸風力發(fā)電機的設計和研究。提高風力發(fā)電機性能的研究包括對拖動裝置的研究。 風機設計 理論分析 在這個研究里，皮帶驅(qū)動系統(tǒng)由皮帶的傳動計算和被考慮在內(nèi)的V帶這幾部分組成，因此主要的計算是在這個系統(tǒng)里小型和大型皮帶輪包角、皮帶的長度、滑輪的速度、張力比和皮帶的傳動功率。V帶結構如圖一所示，闡明了V帶的主要部分，例如：大輪的直徑用3表示，小輪的直徑用2表示，大輪的包角用θ3表示，小輪的包角用θ2表示。C表示著大輪和小輪兩圓心間的距離。 大皮帶輪包角 大型滑輪包角的定義是（約瑟夫等，2004年） (1) 將大輪直徑D3 =30.48×10-2m，小輪直徑D2 =5.08 ×10 -2m和圓心距C=0.3048m這些數(shù)據(jù)帶入到公式（1）中，可以獲得大輪的包角θ3 = 229.25°。 小皮帶輪包角 小型滑輪包角的定義是（約瑟夫等，2004年） (2) 在公式（2）中利用上述相同的數(shù)據(jù)可以得到小輪的包角θ2 = 130.75°。 中心半徑長 中心半徑長度的定義是（約瑟夫等，2004年） (3) 將大輪直徑D3 =30.48×10-2m，小輪直徑D2 =5.08 ×10 -2m和圓心距C=0.3048m這些數(shù)據(jù)帶入到公式（3）中，可獲得半徑長度L =1.221 m。 拉緊側(cè)張力和松弛側(cè)張力的比率 拉緊側(cè)張力和松弛側(cè)張力的比率的定義是（約瑟夫等，2004年） （4） 皮帶的摩擦系數(shù)為0.25，θ3是前面提到的小輪包角的弧度（4 rad），T1是張力T2是松弛力，將上述提到的數(shù)據(jù)代入到公式(3)中，可以得到拉緊側(cè)張力和松弛側(cè)張力的比率T1/T2 = 1.545 拉緊側(cè)皮帶張力 拉緊側(cè)皮帶張力的定義是（佐爾格，1996年） T1 = Wg (5) 通過選擇渦輪機上部分的總重量W=17kg和采用重力加速度g=9.81 m/s2，然后代入公式（5），可以獲得拉緊側(cè)皮帶張力T1 = 166.77 N 松弛側(cè)張力 使用公式4中T1的數(shù)值，可以獲得松弛邊的張力T2 = 107.94 N。 滑輪速度 滑輪的速度的定義是（約瑟夫等，2004年） (6) 皮帶傳送的能量 皮帶傳送的能量的定義是（約瑟夫等，2004年） PB = (T1 – T2 )V (7) 將拉緊側(cè)張力T1=166.77N、松弛側(cè)張力T2=107.94N和滑輪速度V=2.84m/s帶入到公式7中，可以獲得皮帶傳送的能量PB = 167.08 W。 原型設計 1/3比例的垂直軸風力發(fā)電機的組件是在雪蘭莪工業(yè)大學的結構實驗室，通過CATIA軟件設計出來的。將這些組件組裝在一起能預示實際比例的垂直軸風力發(fā)電機的實際效用。風力發(fā)電機由三個連接發(fā)動機轉(zhuǎn)子的錐形葉片組成，并且在開放性的大廳做過測試。兩端的尖頂處為風力發(fā)電機葉片的機翼，隨著它在氣流中的運作而產(chǎn)生可控制的空氣動力，如圖2所示。接下來會描述另一個已經(jīng)被設計出來建造風力發(fā)電機的重要組件。 基面和基表 這個基礎材料選擇為鋼是因為它的高度是6096mm，它的重量為15kg，這個基礎本身不支持風力發(fā)電機產(chǎn)生的瞬間扭矩，所以設定了基地擴展和連接支架，為了連接4個鋼支架，以38.10 mm × 76.2 mm的鋼鐵做成的底托盤為基礎鋼件，該38.10 mm × 38.10 mm結構的鋼板提供快速裝配和拆卸渦輪機基礎結構的能力。 底部托架需要四個簡單的焊縫，為了達到快速裝配，平頭螺栓需要焊接在這個位置，用四張1219.20 mm×2438.40 mm ×19.05 mm大小的鋼板來建造一個堿基延伸，為砝碼提供大托盤。中心鋼板和另外兩片在同一邊，還有在上面的兩片與底部的兩片相垂直。這樣就建造了一個2438.40 mm × 2438.40 mm規(guī)模的基表，如圖三所示。 軸和軸承 軸用鋼為材料，設計成城邦柄的形狀，重14千克，直徑為30 mm，長2133.6 mm。它的表面光滑，當與軸承接觸的時候，軸旋轉(zhuǎn)的十分平滑。最大限度的減少所需的啟動扭矩對風力渦輪機自我啟動是十分關鍵的，因而，也對該項目的成功與否十分重要。設計用于風力渦輪機的軸是不能打撈的。軸承價格昂貴，為特定的項目設定的雙輪軸承已經(jīng)投入使用，主要軸集中在一起。這種組合能使摩擦最小化，軸承壽命最長化，并提供安全的操作環(huán)境。每個軸承的直徑是88 mm，重300 克。 支撐臂和阻力裝置 鋼鐵用于三個支撐搖臂去維持攜帶最小慣性扭距和離心力的輕量級組裝，連接臂是葉片和中心軸的介質(zhì)，拖動設備用輕質(zhì)塑料（鑄塑）制成用來安裝在主軸上。拖動裝置的長度約為762毫米，寬度182.88毫米。 風力發(fā)電機葉片設計 頂部和底部的每一個葉片都有1066.8 mm ×139.7 mm ×50.8 mm深矩形截面用來更容易地連接徑向臂和被動變槳系統(tǒng)。在這項研究中角尖被設定為葉片的形狀，因為葉片有抵抗風流量和在風流量中產(chǎn)生的快速旋轉(zhuǎn)的性能。風力發(fā)電機最后的組裝定于雪蘭莪工業(yè)大學的熱工實驗室里展現(xiàn)在圖4中。在裝配工程中共有18個零件和15個螺栓組裝在一起。在垂直軸風力發(fā)電機全部組裝期間，軸連接到中心部位和發(fā)電機。 實驗方法 雪蘭莪工業(yè)大學的風力發(fā)電機原型被安裝在雪蘭莪工業(yè)大學的熱工實驗室里，也進行了許多初步的實驗，而且都操作成功。在開始操作之前，蓄電池和交流發(fā)電機端部都進行嚴格地檢查，它們都連接著燈和開關，這樣風力發(fā)電機能夠旋轉(zhuǎn)。由于風力發(fā)電機葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電壓，所連接的電燈就開啟了。（圖5） 產(chǎn)生的電壓讀數(shù)和各自的渦輪旋轉(zhuǎn)都被記錄下來了。周邊的壓力和溫度分別用壓力機和溫度計測量，為了在雪蘭莪工業(yè)大學的環(huán)境實驗室里總結出對空氣密度的評價。 我們也測量了風速產(chǎn)生的能量，記錄在標本測量部分。主要的測試都是在塞格林工業(yè)大學的熱工學系實驗室一個開放的大廳進行的，那里的風速為4到 6 m/s，有時陣風會使風速達到7 m/s。 這測試中，風力渦輪機根據(jù)設計進行運作，然后打開葉片，風被推動，最終它驗證了葉片關閉時產(chǎn)生的足夠的升力。似乎渦輪機在不產(chǎn)生升力的地區(qū)慢速太多。所以葉片保持開放是為了能夠旋轉(zhuǎn)。其次，開放的葉片能檢測在阻力位置中可獲得的最大轉(zhuǎn)速。在這個位置上，我們觀察到很多的能使渦輪機旋轉(zhuǎn)的迎風面。 樣本計算 絕對壓力p = 1.01×105N/m2 ，溫度T = 38.5oC=311.5K。利用理想氣體方程式的空氣密度的狀態(tài)ρ是 1.13 kg/m 3，其定義是（伯廷，2002） （8） 其中，壓強p是1.01 × 10 5 N/m2 ，溫度T 是311.5 K，空氣氣體常數(shù)R是 287.05 Nm/kg K?？諝庹扯圈逃盟_瑟蘭的方程式計算（伯廷，2002），其方程式如下，μ是動力粘度。 (9) T為311.5 K時，方程式9算出μ為1.90×10-5kg/m s?；谙议L的雷諾數(shù)的定義是（安德森，1996） (10) 在方程式10中，用空氣密度ρ等于1.13 kg/m3 ，自由流速度ν= 5.89 m/s，動力粘度μ=1.90×10-5kg/ms，弦長c = 0.1397 m，得出雷諾數(shù)Re = 0.4 ×105。 對余下的速度，其相對應的雷諾數(shù)呈現(xiàn)在表1中，長方形葉片的單表面面積的定義如下（貝爾坦，2002）： 表 1自由流速度和雷諾數(shù) 序列號 自由流速度y(m/s) 雷諾數(shù) 1 5.89 0.49 × 105 2 6.08 0.51 × 105 3 7.02 0.58 × 105 S = bc (11) 對于風力發(fā)電機總的表面積ST = 1.145 m2 且定義為（貝爾坦，2002）： ST = (S1)T + (S2)T (12) 在這里葉片的總表面積為(S1)T = 0.4482 m2 ，總的阻力面面積為(S2)T = 0.6968m2 風力渦輪機的功率定義為（法官和云，2004） (13) 在這里空氣密度ρ∞ = 1.130kg/m3，總的表面積ST =1.145m 2 ,風速ν∞ = 5.89m/s，把這些值代入方程式13，我們可以得到： 對余下的速度與其相對應的的風能呈現(xiàn)在表2中 結果與討論 試驗用3個不同的速度5.89 m/s, 6.08m/s and 7.02 m/s在雪蘭莪工業(yè)大學公開實施，以測量出來的的速度為基礎，前面一個環(huán)節(jié)已經(jīng)計算出了為原型提供的風能，如表2所示，對于表1中的雷諾數(shù)計算值已在上一節(jié)得到介紹。 在已經(jīng)實施的測試中，對于測量出的速度變量，風力和雷諾數(shù)之間的關系的進一步了解會在下表中呈現(xiàn)。 表 2.速度和相對應風能 序列號. 速度 (m/s) 風能 (W) 1 5.89 132.19 2 6.08 145.40 3 7.02 223.80 雷諾數(shù) 雷諾數(shù)的數(shù)值越高，表明風力渦輪機能產(chǎn)生更多的力量，這是因為風速值的增加。風速值是在風速為7.02 m/s的測試中測量并記錄下來的。 翼型幾何 為三刃垂直軸風力發(fā)電機選擇適當翼型在設計討論中是十分重要的。我們必須考慮不同的形狀會帶來不同的優(yōu)缺點。然后，由于翼型和刀片而影響風流的喜好是不明顯得，在刀片循環(huán)中產(chǎn)生的阻力也是可以忽略的。此外，這個模型中設計和使用的刀片不同于國家航空咨詢委員會的0012或者0015，它們主要應用于低雷諾數(shù)區(qū)。但是現(xiàn)在這項方案中選擇的型號，當軸在風流中旋轉(zhuǎn)時，仍然具有持久耐用性和高效能性。 拖動設備幾何 當前項目中使用的拖動設備能為葉片提供外部支持，通過收集最大的風流量，初始化葉片和軸的旋轉(zhuǎn)。拖動設備對于小風流也十分敏銳，即使在設定的地點風速十分小葉能讓葉片和軸旋轉(zhuǎn)起來。在對于這個模型進行測試期間，風被外部的阻力堵塞或者圍繞到其他地方。把凈扭距因式分解，然后驅(qū)動外部阻力圍繞著軸，誘導渦輪旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生出離心力。旋轉(zhuǎn)速度會慢慢增大直到一個渦輪機的移動速度足以被上升力驅(qū)動的臨界點。開式和閉式的阻力機制設計出離心力在這個臨界速度克服慣性力和直接力的能力。特別是，這設備在低速尖率比也能有一個非常強大的扭矩特性，意味著它能自動啟動。然而困難的是調(diào)試的扭矩測量和控制系統(tǒng)目前為止已經(jīng)推遲了一定的采集測試數(shù)據(jù)。 渦輪機的可行性比較 從目前1 / 3規(guī)模的風力發(fā)電站計算出來的風能看，根據(jù)使用類型和估計費用對現(xiàn)有的發(fā)電機進行全面的比較，如表3所示。 臥龍崗大學的項目已經(jīng)生產(chǎn)出了使用傳動系統(tǒng)可獲得最大風能700W，格里菲斯大學已經(jīng)使用類似的系統(tǒng)生產(chǎn)出了550W電力（庫伯&肯尼迪，2003；克瑞克，2003）。在當前項目中被測試的原型用皮帶和滑輪系統(tǒng)產(chǎn)生了167W電力。根據(jù)對風速的評估，當風速增大時，當前的模型能超越現(xiàn)有的設備。當前的模型能在風速增長到20 m/s時發(fā)出567.33W電力，在增長到25 m/s時發(fā)出709.17W電力。所有的比較的表面，在價格和產(chǎn)生的能力方面考慮，當前使用皮帶和滑輪系統(tǒng)的模型比其它使用傳動系統(tǒng)的產(chǎn)品更具有可行性。 總結 此次實驗的總結如下： （1） 當風力最大增加到12 m/s時，模型產(chǎn)生的風力最大能達到1000W。 （2） 調(diào)查研究表明當20 m/s時產(chǎn)生567.33W電力，在增加到25 m/s時發(fā)出709W電力。 術語 Symbol Meaning Unit p Absolute pressure (N/m2) T Temperature (K) R Gas constant (Nm/kg K) ρ∞ Air density (kg/m3) μ∞ Air viscosity (kg m/s) ν∞ Free stream velocity (m/s) c Chord length (m) Re Reynolds number (Dimensionless) B Blade height (m) S1 Blade frontal surface area (m2) S2 Drag device frontal area (m2) ST Total frontal area (m2) Pwind Wind power (W) 鳴謝 作者對雪蘭莪工業(yè)大學提供的資金支持，工程學院提供全部的工程設備表示衷心的感謝。 參考文獻： Anderson, J.D.Jr. (1999) Aircraft Performance and Design. McGraw Hill Companies Inc., U.S.A. Bench, S.E., Cloud, P.K. (2004) The Measure, Predict and Calculate the Power response of an Operating Wind Turbine. 1 st Ed., London, Jepson Pub, 366 p. Bertin, J. J. (2002) Aerodynamics for the Engineer. New Jersey, Prentice Hall, Inc., U.S.A. Cooper, P., Kennedy, O. (2003) Development and Analysis of a Novel Vertical Axis Wind Turbine. Bachelor. Thesis, University of Wollongong, NSW 2522, Australia Fitzwater, L.M., Cornell, C.A., Veers, P.S. (1996) Using Environmental Contours to Predict Extreme Events on Wind Turbines. Wind Energy Symp., AIAA/ASME, 9, 244–258. Hammons, T.J. (2004) Technology and Status of Developments in Harnessing the World’s Untapped Wind-Power Resources. Electricity Power Components and Systems. No.12, p. 32. Joseph, E.S, Charles, R.M, Richard, G.B. (2004) Mechanical Engineering Design. 7 th Ed., United State of America. p. 1030. Keith, David W. (2005) The Influence of Large-Scale Wind Power on Global Climate. Proc. National Academy of Sciences, Washington D.C, Vol. 101, pp. 12–56. Kirke, B.K. (2003) Evaluation of self-starting vertical axis wind turbines for stand alone applications. PhD Thesis, Griffith University, Australia. Milligan, M.R. & Artig, R. (1999) Choosing Wind Power Plant Locations and Sizes Based on Electric Reliability Measures Using Multiple-Year Wind Speed Measurements. National Renewable Energy Laboratory, 8, 52p. Monett, G., Poloni, C. & Diviacco, B. (1994) Optimization of wind turbine positioning in wind farms by means of large development. J. of Wind Engng and Ind. Aerod 23(4), 105–16 Sorge, F. (1996) A qualitative-quantitative approach to v-belt mechanics.ASME,J.of Mechanical Design 118(8) DESIGN AND DEVELOPMENT OF A 1/3 SCALE VERTICAL AXIS WIND TURBINE FOR ELECTRICAL POWERG Abstract: This research describes the electrical power generation in Malaysia by the measurement of wind velocity acting on the wind turbine technology. The primary purpose of the measurement over the 1/3 scaled prototype vertical axis wind turbine for the wind velocity is to predict the performance of full scaled H-type vertical axis wind turbine. The electrical power produced by the wind turbine is influenced by its two major part, wind power and belt power transmission system. The blade and the drag area system are used to determine the powers of the wind that can be converted into electric power as well as the belt power transmission system. In this study both wind power and belt power transmission system has been considered. A set of blade and drag devices have been designed for the 1/3 scaled wind turbine at the Thermal Laboratory of Faculty of Engineering, Universiti Industri Selangor (UNISEL). Test has been carried out on the wind turbine with the different wind velocities of 5.89 m/s, 6.08 m/s and 7.02 m/s. From the experiment, the wind power has been calculated as 132.19 W, 145.40 W and 223.80W.The maximum wind power is considered in the present study. Keywords: Belt power transmission system; Reynolds number; wind power; wind turbine INTRODUCTION Wind energy is the kinetic energy associated with the movement of atmospheric air. It has been used for hundreds of years for sailing, grinding grain, and for irrigation. Wind energy systems convert this kinetic energy to more useful forms of power. Wind energy systems for irrigation and milling have been in use since ancient times and since the beginning of the 20th century, it is being used to generate electric power. Windmills for water pumping have been installed in many countries particularly in the rural areas. Wind turbine is a machine that converts the wind's kinetic energy into rotary mechanical energy, which is then used to do work. In more advanced models, the rotational energy is converted into electricity, the most versatile form of energy, by using a generator (Fitzwater et al., 1996). For thousands of years people have used windmills to pump water or grind grain. Even into the twentieth century tall, slender, multi-vaned wind turbines made entirely of metal were used in American homes and ranches to pump water into the house's plumbing system or into the cattle's watering trough. After World War I, work was begun to develop wind turbines that could produce electricity. Marcellus Jacobs invented a prototype in 1927 that could provide power for a radio and a few lamps but little else. When demand for electricity increased later, Jacobs's small inadequate wind turbines fell out of use. The first large-scale wind turbine built in the United States was conceived by Palmer Cosslett Putnam in 1934; he completed it in 1941. The machine was huge. The tower was 36.6 yards (33.5 meters) high, and its two stainless steel blades had diameters of 58 yards (53 meters). Putnam's wind turbine could produce 1,250 kilowatts of electricity, or enough to meet the needs of a small town (Monett et al., 1994). It was, however, abandoned in 1945 because of mechanical failure. With the 1970s oil embargo, the United States began once more to consider the feasibility of producing cheap electricity from wind turbines. In 1975 the prototype Mod-O was in operation. This was a 100 kilowatt turbine with two 21-yard (19-meter) blades. More prototypes followed (Mod-OA, Mod-1, Mod-2, etc.), each larger and more powerful than the one before. Currently, the United States Department of Energy is aiming to go beyond 3,200 kilowatts per machine. Many different models of wind turbines exist, the most striking being the vertical-axis Darrieus, which is shaped like an egg beater (Fitzwater et al., 1996). The model most supported by commercial manufacturers, however, is a horizontal-axis turbine, with a capacity of around 100 kilowatts and three blades not more than 33 yards (30 meters) in length. Wind turbines with three blades spin more smoothly and are easier to balance than those with two blades. Also,while larger wind turbines produce more energy, the smaller models are less likely to undergo major mechanical failure, and thus are more economical to maintain. Wind farms have sprung up all over the United States, most notably in California. Wind farms are huge arrays of wind turbines set in areas of favorable wind production. A great number of interconnected wind turbines are necessary in order to produce enough electricity to meet the needs of a sizable population. Currently, 17,000 wind turbines on wind farms owned by several wind energy companies produce 3.7 billion kilowatt-hours of electricity annually, enough to meet the energy needs of 500,000 homes. A wind turbine consists of three basic parts: the tower, the nacelle, and the rotor blades. The tower is either a steel lattice tower similar to electrical towers or a steel tubular tower with an inside ladder to the nacelle. The first step in constructing a wind turbine is erecting the tower. Although the tower's steel parts are manufactured off site in a factory, they are usually assembled on site. The parts are bolted together before erection, and the tower is kept horizontal until placement. A crane lifts the tower into position, all bolts are tightened, and stability is tested upon completion. Next, the fiberglass nacelle is installed. Its inner workings main drive shaft, gearbox, and blade pitch and yaw controls are assembled mounted onto a base frame at a factory (Hammons, 2004). The nacelle is then bolted around the equipment. At the site, the nacelle is lifted onto the completed tower and bolted into place. In addition, the aerodynamics of a wind turbine at the rotor surface is very much important in aerodynamic fields. The rotor axis is brought to a vertical orientation with a wind vane mounted on a control shaft to orientate the blades with changing wind direction. Using pitch regulation the rotor blades turn around their axis so that the aerodynamic characteristics of the blade and rotor are controlled. The rotor is yaw out of the wind which turns the rotor plane to follow the changing wind direction. The hub is connected to the rotor with rigid bolt connection and the rotational speed of the rotor is fixed relative to the frequency of the grid. The future can only get better for wind turbines. The potential for wind energy is largely untapped. The total amount of electricity that could potentially be generated from wind in the United States has been estimated at 10,777 billion kWh annually (Keith, 2005). These new wind farms demonstrate how wind energy can help to meet the nation’s growing need for affordable, reliable power. With continued government encouragement to accelerate its development, this increasingly competitive source of renewable energy will provide at least six percent of the nation’s electricity by 2020. Research is now being done to increase the knowledge of wind resources. This involves the testing of more and more areas for the possibility of placing wind farms where the wind is available and strong. Plans are in effect to increase the life span of the machine from five years to 20 to 30 years, improve the efficiency of the blades, provide better controls, develop drive trains that last longer, and allow for better surge protection and grounding. The United States Department of Energy has recently set up a schedule to implement the latest research in order to build wind turbines with a higher efficiency rating than is now possible (the efficiency of an ideal wind turbine is 59.3 percent (Milligan & Artig, 1999). That is, 59.3 percent of the wind’s energy can be captured. Turbines in actual use are about 30 percent efficient). The United States Department of Energy has also contracted three corporations to investigate ways to reduce mechanical failure. This project began in the spring of 1992 and will extend to the end of the century. Wind turbines will become more prevalent in upcoming years. The turn of the century should see wind turbines that are properly placed, efficient, durable, and numerous. From the investigation of this wind turbine background, an H-type, vertical axis wind turbine has been designed and built in thermal Laboratory Universiti Industri Selangor that has the capability to self-start. In addition, this turbine has been designed to allow a variety of modifications such as blade profile and pitching to be tested. The first part of the design process, which included research, brainstorming, engineering analysis, turbine design selection, and prototype testing have been incorporated. Using data obtained through proper investigation results, the final full-scale turbine has been designed and built. Wind turbines can be separated into two types based by the axis in which the turbine rotates namely horizon