Πώς να υπολογίσετε μια ανεμογεννήτρια: τύποι + πρακτικό παράδειγμα υπολογισμού

Η εναλλακτική ενέργεια που λαμβάνεται από ανεμογεννήτριες παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον για την κοινωνία. Υπάρχουν πολλές επιβεβαιώσεις σε αυτό στο επίπεδο της πραγματικής πρακτικής των νοικοκυριών.

Οι ιδιοκτήτες των προαστιακών ακινήτων κατασκευάζουν ανεμόμυλους με τα χέρια τους και είναι ικανοποιημένοι με το αποτέλεσμα, αν και το αποτέλεσμα μπορεί να είναι βραχύβιο. Ο λόγος - κατά τη διάρκεια της συναρμολόγησης, η γεννήτρια ανέμου δεν υπολογίστηκε σωστά.

Συμφωνώ, δεν θα ήθελα να ξοδέψω χρόνο και χρήμα για το έργο, για να πάρω μια αναποτελεσματική εγκατάσταση. Επομένως, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε πώς να υπολογίσουμε την ανεμογεννήτρια και από ποιες παραμέτρους επιλέγουμε τις κύριες μονάδες εργασίας της ανεμογεννήτριας.

Το άρθρο είναι αφιερωμένο στη λύση αυτών των ερωτήσεων. Το θεωρητικό μέρος του υλικού συμπληρώνεται από επεξηγηματικά παραδείγματα και πρακτικές συστάσεις για τη συναρμολόγηση μιας ανεμογεννήτριας.

Υπολογισμός ανεμογεννήτριας

Πού να ξεκινήσετε τον υπολογισμό του συστήματος αναπαραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από αιολική ενέργεια; Λαμβάνοντας υπόψη ότι μιλάμε για μια ανεμογεννήτρια, μια προκαταρκτική ανάλυση του ανέμου αυξήθηκε σε μια συγκεκριμένη περιοχή φαίνεται λογική.

Οι παράμετροι σχεδιασμού όπως η ταχύτητα του ανέμου και η χαρακτηριστική κατεύθυνση του για μια δεδομένη περιοχή είναι σημαντικές παράμετροι σχεδιασμού. Σε κάποιο βαθμό καθορίζουν το επίπεδο ισχύος του ανεμόμυλου, το οποίο θα είναι εφικτό.

Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς ανεμογεννήτριες τέτοιας ισχύος. Αλλά παρόμοια σχέδια υπάρχουν και λειτουργούν αποτελεσματικά. Ωστόσο, οι υπολογισμοί τέτοιων κατασκευών δείχνουν μια σχετικά μικρή ισχύ σε σύγκριση με τις παραδοσιακές πηγές ενέργειας.

Αυτό που αξίζει να σημειωθεί, αυτή η διαδικασία είναι μακροπρόθεσμης φύσης (τουλάχιστον 1 μήνα), η οποία είναι αρκετά προφανής. Είναι αδύνατο να υπολογιστούν οι πιο πιθανές παράμετροι της ταχύτητας του ανέμου και της συχνότερης κατεύθυνσής του με μία ή δύο μετρήσεις.

Απαιτούνται δεκάδες μετρήσεις. Ωστόσο, αυτή η λειτουργία είναι πραγματικά απαραίτητη εάν υπάρχει η επιθυμία να οικοδομηθεί ένα αποτελεσματικό παραγωγικό σύστημα.

Πώς να υπολογίσετε τη δύναμη ενός ανεμόμυλου

Οι οικιακές ανεμογεννήτριες, ειδικά αυτές που κατασκευάζονται με τα χέρια τους, δεν χρειάστηκαν ακόμη να εκπλήξουν άτομα με υψηλή ισχύ. Είναι κατανοητό. Πρέπει να φανταστεί κανείς έναν τεράστιο ιστό ύψους 8-10 μέτρων, εξοπλισμένο με γεννήτρια με εύρος λεπίδων έλικα άνω των 3 μέτρων. Και αυτή δεν είναι η πιο ισχυρή εγκατάσταση. Μόνο περίπου 2 kW.

Για την εξυπηρέτηση ανεμόμυλων τέτοιας ισχύος, χρησιμοποιούνται ελικόπτερα και ομάδες ειδικών, που αριθμούν έως και δώδεκα άτομα. Για τον υπολογισμό μιας τέτοιας μονάδας παραγωγής ενέργειας, εμπλέκεται ακόμη μεγαλύτερος αριθμός εκτελεστών

Γενικά, εάν βασίζεστε σε έναν τυπικό πίνακα που δείχνει την αναλογία ισχύος της γεννήτριας ανέμου και την απαιτούμενη διάρκεια των πτερυγίων του ρότορα, δεν υπάρχει τίποτα να εκπλαγείτε. Σύμφωνα με τον πίνακα, απαιτείται έλικα 10 μέτρων για έναν ανεμόμυλο 10 W.

Απαιτείται βίδα με διάμετρο 14 m για σχεδιασμό 500 watt. Επιπλέον, η παράμετρος του εύρους λεπίδας εξαρτάται από τον αριθμό τους. Όσο περισσότερες λεπίδες, τόσο μικρότερο είναι το εύρος.

Αλλά αυτή είναι απλώς μια θεωρία, λόγω της ταχύτητας του ανέμου που δεν υπερβαίνει τα 4 m / s. Στην πράξη, όλα είναι κάπως διαφορετικά και η ισχύς των οικιακών εγκαταστάσεων που ισχύουν για μεγάλο χρονικό διάστημα δεν ξεπέρασε ποτέ τα 500 watt.

Επομένως, η επιλογή ισχύος εδώ περιορίζεται συνήθως στο εύρος των 250-500 W με μέση ταχύτητα ανέμου 6-8 m / s.

Πίνακας της εξάρτησης της ισχύος του συστήματος αιολικής ενέργειας από τη διάμετρο του ρότορα και τον αριθμό των λεπίδων. Αυτός ο πίνακας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για υπολογισμούς, αλλά λαμβάνοντας υπόψη τη συλλογή του για παράμετρο ταχύτητας ανέμου έως 4 m / s (+)

Από θεωρητική άποψη, η ισχύς ενός σταθμού αιολικής ενέργειας υπολογίζεται από τον τύπο:

N = p * S * V³/2,

όπου:

• σ - πυκνότητα μάζας αέρα ·
• Ν - συνολική φουσκωμένη περιοχή των πτερυγίων έλικα,
• Β - ρυθμός ροής αέρα ·
• Ν - ρυθμός ροής αέρα.

Δεδομένου ότι το Ν είναι μια παράμετρος που επηρεάζει δραματικά την ισχύ της ανεμογεννήτριας, η πραγματική ισχύς της εγκατάστασης θα είναι κοντά στην υπολογιζόμενη τιμή του Ν.

Υπολογισμός βιδών ανεμογεννητριών

Κατά το σχεδιασμό ενός ανεμόμυλου, χρησιμοποιούνται συνήθως δύο τύποι βιδών:

• φτερωτός - περιστροφή στο οριζόντιο επίπεδο ·
• Ρότορας Savonius, ρότορας Daria - περιστροφή σε κατακόρυφο επίπεδο.

Ο σχεδιασμός των βιδών με περιστροφή σε οποιοδήποτε από τα επίπεδα μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Z = L * W / 60 / V

όπου:

• Ζ - ο βαθμός ταχύτητας (χαμηλή ταχύτητα) της βίδας ·
• Λ - το μέγεθος του μήκους που περιγράφεται από τις λεπίδες του κύκλου ·
• Δ - ταχύτητα (συχνότητα) περιστροφής της βίδας ·
• Β - ρυθμός ροής αέρα.

Με βάση αυτόν τον τύπο, μπορεί κανείς να υπολογίσει εύκολα τον αριθμό στροφών W - την ταχύτητα περιστροφής.

Αυτό είναι το σχέδιο της βίδας που ονομάζεται "Daria Rotor". Αυτή η έκδοση του έλικα θεωρείται αποτελεσματική στην κατασκευή ανεμογεννητριών μικρής ισχύος και μεγέθους. Ο υπολογισμός της βίδας έχει ορισμένα χαρακτηριστικά

Μια αναλογία λειτουργίας περιστροφών και ταχύτητας ανέμου βρίσκεται στους πίνακες που είναι διαθέσιμοι στο δίκτυο. Για παράδειγμα, για μια βίδα με δύο λεπίδες και Z = 5, ισχύει η ακόλουθη σχέση:

Επίσης, ένας από τους σημαντικούς δείκτες ενός στηρίγματος ανεμογεννητριών είναι ένα βήμα.

Αυτή η παράμετρος μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

H = 2πR * μαύρισμα α,

όπου:

• 2π - σταθερά (2 * 3.14)
• Ρ - την ακτίνα που περιγράφεται από τη λεπίδα,
• tg α - γωνία διατομής.

Πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με την επιλογή του σχήματος και του αριθμού των λεπίδων, καθώς και οδηγίες για την κατασκευή τους παρέχονται στο αυτό το άρθρο.

Επιλογή γεννητριών για ανεμόμυλους

Έχοντας την υπολογισμένη τιμή της περιστροφικής ταχύτητας του κοχλία (W) που λαμβάνεται με την παραπάνω μέθοδο, είναι ήδη δυνατό να επιλέξετε (να κάνετε) την αντίστοιχη γεννήτρια.

Για παράδειγμα, όταν ο βαθμός ταχύτητας Z = 5, ο αριθμός των λεπίδων ισούται με 2 και μια ταχύτητα 330 σ.α.λ. Με ταχύτητα ανέμου 8 m / s. η ισχύς της γεννήτριας πρέπει να είναι περίπου 300 Watt.

Γεννήτρια εγκατάστασης αιολικής ενέργειας "στο τμήμα".Ένα αντιπροσωπευτικό παράδειγμα ενός από τα πιθανά σχέδια μιας γεννήτριας ενός οικιακού συστήματος αιολικής ενέργειας, συναρμολογημένου ανεξάρτητα

Με αυτές τις παραμέτρους, ο κινητήρας που χρησιμοποιείται στην κατασκευή σύγχρονων ηλεκτρικών ποδηλάτων μπορεί να είναι η κατάλληλη επιλογή ως γεννήτρια για ένα αιολικό πάρκο οικιακής χρήσης. Το παραδοσιακό όνομα του εξαρτήματος είναι ένας κινητήρας κύκλου (παραγωγή της ΛΔΚ).

Μοιάζει με έναν ηλεκτροκινητήρα, βάσει του οποίου προτείνεται να δημιουργηθεί μια γεννήτρια για μια ανεμογεννήτρια στο σπίτι. Ο σχεδιασμός του κύκλου κινητήρα είναι ιδανικός για εφαρμογή χωρίς ουσιαστικά υπολογισμούς και βελτιώσεις. Ωστόσο, η δύναμή τους είναι μικρή

Τα χαρακτηριστικά του ηλεκτροκινητήρα είναι περίπου τα εξής:

Ένα θετικό χαρακτηριστικό των κινητήρων κύκλου είναι ότι ουσιαστικά δεν χρειάζεται να επαναληφθούν. Αναπτύχθηκαν εποικοδομητικά ως ηλεκτρικοί κινητήρες χαμηλής ταχύτητας και μπορούν να χρησιμοποιηθούν επιτυχώς για ανεμογεννήτριες.

Για να φτιάξετε έναν ανεμόμυλο, μπορείτε χρησιμοποιήστε γεννήτρια αυτοκινήτων ή συλλέξτε μονάδα πλυντηρίου ρούχων.

Υπολογισμός και επιλογή του ελεγκτή φόρτισης

Απαιτείται ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας για κάθε τύπο εγκατάστασης αιολικής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένης οικιακής κατασκευής.

Ο υπολογισμός αυτής της συσκευής μειώνεται στην επιλογή του ηλεκτρικού κυκλώματος της συσκευής, το οποίο θα αντιστοιχεί στις υπολογισμένες παραμέτρους του συστήματος ανέμου.

Από αυτές τις παραμέτρους, οι κύριες είναι:

• ονομαστική και μέγιστη τάση της γεννήτριας ·
• τη μέγιστη δυνατή ισχύ της γεννήτριας ·
• μέγιστο δυνατό ρεύμα φόρτισης μπαταρίας.
• τάση μπαταρίας
• θερμοκρασία περιβάλλοντος;
• επίπεδο υγρασίας περιβάλλοντος.

Με βάση τις παραμέτρους που παρουσιάζονται, συγκρότημα ελεγκτή φόρτισης Κάντε το μόνοι σας ή την επιλογή μιας ολοκληρωμένης συσκευής.

Ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας που χρησιμοποιείται ως μέρος μονάδας αιολικής ενέργειας. Μια συσκευή βιομηχανικής κατασκευής, επιλέγοντας την οποία χρειάζεται μόνο να μελετήσετε προσεκτικά τις τεχνικές προδιαγραφές για τον ακριβή συντονισμό με το υπάρχον σύστημα

Φυσικά, είναι επιθυμητό να επιλέξετε (ή να συναρμολογήσετε) μια συσκευή της οποίας τα κυκλώματα θα παρέχουν μια εύκολη λειτουργία εκκίνησης στη ροή ασθενών ροών αέρα. Ένας ελεγκτής σχεδιασμένος για χρήση με μπαταρίες διαφορετικών τάσεων (12, 24, 48 volt) είναι επίσης ευπρόσδεκτος.

Τέλος, κατά τον υπολογισμό (επιλογή) του κυκλώματος ελεγκτή, συνιστάται να μην ξεχάσετε την παρουσία μιας τέτοιας λειτουργίας όπως του ελέγχου μετατροπέα.

Επιλογή μπαταρίας για το σύστημα

Στην πράξη, χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι μπαταριών και σχεδόν όλες είναι αρκετά κατάλληλες για χρήση ως μέρος ενός συστήματος αιολικής ενέργειας. Ωστόσο, η συγκεκριμένη επιλογή θα πρέπει να γίνει ούτως ή άλλως. Ανάλογα με τις παραμέτρους του συστήματος ανεμόμυλου, η επιλογή της μπαταρίας πραγματοποιείται σύμφωνα με την τάση, την χωρητικότητα, τις συνθήκες φόρτισης.

Τα κλασικά εξαρτήματα για οικιακούς ανεμόμυλους θεωρούνται κλασικές μπαταρίες μολύβδου. Έδειξαν καλά αποτελέσματα με πρακτική έννοια. Επιπλέον, το κόστος αυτού του τύπου μπαταρίας είναι πιο αποδεκτό σε σύγκριση με άλλους τύπους.

Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος είναι ιδιαίτερα ανεπιτήδευτες στις συνθήκες φόρτισης / εκφόρτισης, αλλά είναι απαράδεκτη η συμπερίληψή τους στο σύστημα χωρίς ελεγκτή.

Εάν υπάρχει ένα επαγγελματικά κατασκευασμένο φορτιστή στο σετ ανεμογεννητριών που διαθέτει ένα πλήρες σύστημα αυτοματισμού, φαίνεται λογικό να χρησιμοποιείτε μπαταρίες AGM ή ήλιο.

Γεννήτρια οικιακού ανέμου. Δεν είναι η καλύτερη επιλογή, δεδομένου του χάους των καλωδίων και των απαιτήσεων αποθήκευσης. Με αυτήν την κατάσταση αποθήκευσης ενέργειας, δεν μπορεί κανείς να βασιστεί στο μακροπρόθεσμο αποτέλεσμα.

Και οι δύο τύποι συσκευών αποθήκευσης ενέργειας χαρακτηρίζονται από μεγαλύτερη απόδοση και μεγάλη διάρκεια ζωής, αλλά έχουν υψηλές απαιτήσεις για συνθήκες φόρτισης.

Το ίδιο ισχύει και για τις λεγόμενες θωρακισμένες μπαταρίες τύπου ηλίου. Αλλά η επιλογή αυτών των μπαταριών για έναν ανεμόμυλο οικιακής χρήσης περιορίζεται σημαντικά από την τιμή. Ωστόσο, η διάρκεια ζωής αυτών των ακριβών μπαταριών είναι η μεγαλύτερη σε σχέση με όλους τους άλλους τύπους.

Αυτές οι μπαταρίες διακρίνονται επίσης από έναν πιο σημαντικό κύκλο φόρτισης / εκφόρτισης, αλλά υπόκεινται στη χρήση φορτιστή υψηλής ποιότητας.

Υπολογισμός του μετατροπέα για μια οικιακή ανεμογεννήτρια

Πρέπει να σημειωθεί αμέσως: εάν ο σχεδιασμός μιας ανεμογεννήτριας οικιακής ενέργειας περιέχει μία μπαταρία 12 volt, είναι λογικό να τοποθετήσετε έναν μετατροπέα σε ένα τέτοιο σύστημα εντελώς.

Κατά μέσο όρο, η κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος των νοικοκυριών είναι τουλάχιστον 4 kW σε φορτία αιχμής. Εξ ου και το συμπέρασμα: ο αριθμός των μπαταριών για τέτοια ισχύ πρέπει να είναι τουλάχιστον 10 τεμάχια και κατά προτίμηση υπό τάση 24 βολτ. Για έναν τέτοιο αριθμό μπαταριών, είναι ήδη λογικό να εγκαταστήσετε έναν μετατροπέα.

Ωστόσο, για να παρέχεται πλήρως ενέργεια σε 10 μπαταρίες με τάση 24 W έκαστη και για να διατηρείται σταθερά η φόρτιση τους, απαιτείται ανεμογεννήτρια με ισχύ τουλάχιστον 2-3 kW. Προφανώς, για οικιακά απλά σχέδια, μια τέτοια δύναμη δεν μπορεί να τραβηχτεί.

Ένας μικρός μετατροπέας ισχύος (600 W) που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μια μικρή οικιακή εγκατάσταση. Μπορείτε να τροφοδοτήσετε μια τηλεόραση ή ένα μικρό ψυγείο από τέτοιο εξοπλισμό με τάση 220 βολτ. Δεν υπάρχει αρκετό ρεύμα για τους λαμπτήρες στον πολυέλαιο

Ωστόσο, η ισχύς του μετατροπέα μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:

1. Συνοψίστε τη δύναμη όλων των καταναλωτών.
2. Προσδιορίστε το χρόνο κατανάλωσης.
3. Προσδιορίστε το μέγιστο φορτίο.

Για ένα συγκεκριμένο παράδειγμα, θα μοιάζει με αυτό.

Ας υπάρχουν οικιακές συσκευές ως φορτίο: λαμπτήρες φωτισμού - 3 τεμ. 40 W το καθένα, δέκτης τηλεόρασης - 120 W, μικρό ψυγείο 200 W. Συνοψίζουμε την ισχύ: 3 * 40 + 120 + 200 και έχουμε 440 Watt εξόδου.

Προσδιορίζουμε τη δύναμη των καταναλωτών για μια μέση χρονική περίοδο 4 ωρών: 440 * 4 = 1760 watt. Με βάση την ληφθείσα τιμή ισχύος σύμφωνα με το χρόνο κατανάλωσης, φαίνεται λογικό να επιλέξετε έναν αντιστροφέα μεταξύ αυτών των συσκευών με ισχύ εξόδου 2 kW.

Με βάση αυτήν την τιμή, υπολογίζεται το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης της απαιτούμενης συσκευής: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.

Το κλασικό σχήμα αναπαραγωγής και διανομής ενέργειας που λαμβάνεται από μια γεννήτρια ανέμου τύπου νοικοκυριού. Ωστόσο, για να παρέχουμε μακροπρόθεσμη ενέργεια με τέτοιο αριθμό συσκευών, απαιτείται αρκετά ισχυρή εγκατάσταση (+)

Στην πραγματικότητα, το φορτίο από το νοικοκυριό για μια οικογένεια τριών ατόμων, όπου υπάρχει πλήρης εξοπλισμός για οικιακές συσκευές, θα είναι υψηλότερο από αυτό που υπολογίζεται στο παράδειγμα. Συνήθως, από την άποψη του χρόνου σύνδεσης φορτίου, η παράμετρος υπερβαίνει τις 4 ώρες. Κατά συνέπεια, ο μετατροπέας του συστήματος αιολικής ενέργειας θα απαιτήσει έναν πιο ισχυρό.

Ο προκαταρκτικός υπολογισμός του ανεμόμυλου είναι χρήσιμος όχι μόνο για την ανεξάρτητη συναρμολόγηση. Είναι απαραίτητο να προσδιοριστούν οι βέλτιστες παράμετροι όταν επιλέγοντας μια ολοκληρωμένη ανεμογεννήτρια.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο σχετικά με το θέμα

Πώς παρουσιάζεται στο βίντεο η ανάλυση των δεδομένων προέλευσης και ο τρόπος εφαρμογής των τύπων:

Είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε τα υπολογισμένα δεδομένα σε κάθε περίπτωση. Είτε πρόκειται για βιομηχανική μονάδα παραγωγής ενέργειας είτε κατασκευάζεται για συνθήκες διαβίωσης, ο υπολογισμός κάθε κόμβου συνεπάγεται πάντα τη μέγιστη απόδοση της συσκευής και, το σημαντικότερο, την ασφάλεια λειτουργίας.

Οι προκαταρκτικοί υπολογισμοί καθορίζουν τη σκοπιμότητα του έργου, βοηθούν στον προσδιορισμό του πόσο δαπανηρό ή οικονομικό είναι το έργο.

Έχετε εμπειρία στην επίλυση τέτοιων προβλημάτων; Ή έχετε ερωτήσεις σχετικά με το θέμα; Μοιραστείτε τις δεξιότητές σας στον υπολογισμό και το σχεδιασμό μιας ανεμογεννήτριας. Μπορείτε να αφήσετε σχόλια και να κάνετε ερωτήσεις στην παρακάτω φόρμα.