Cara mengira penjana angin: formula + contoh pengiraan praktikal

Tenaga alternatif yang diterima dari turbin angin sangat menarik minat masyarakat. Terdapat banyak pengesahan mengenai hal ini pada tahap amalan rumah tangga yang sebenar.

Pemilik harta tanah pinggir bandar membina kincir angin dengan tangan mereka sendiri dan berpuas hati dengan hasilnya, walaupun kesannya tidak lama. Sebabnya - semasa pemasangan, penjana angin tidak dikira dengan betul.

Setuju, saya tidak mahu menghabiskan masa dan wang untuk projek itu, untuk mendapatkan pemasangan yang tidak cekap. Oleh itu, adalah penting untuk memahami cara mengira penjana angin, dan dengan parameter apa yang perlu dipilih unit kerja utama turbin angin.

Artikel ini dikhaskan untuk penyelesaian soalan-soalan ini. Bahagian teori bahan ditambah dengan contoh ilustrasi dan cadangan praktikal untuk memasang penjana angin.

Pengiraan penjana angin

Di mana untuk mula mengira sistem pembiakan elektrik dari tenaga angin? Memandangkan kita bercakap mengenai penjana angin, analisis awal angin naik di kawasan tertentu nampaknya logik.

Parameter reka bentuk seperti kelajuan angin dan arah khasnya untuk wilayah tertentu adalah parameter reka bentuk yang penting. Mereka sampai tahap tertentu menentukan tahap kekuatan kincir angin, yang akan dapat dicapai.

Sukar untuk membayangkan penjana angin dengan kekuatan sedemikian. Tetapi reka bentuk serupa ada dan berfungsi dengan berkesan. Walau bagaimanapun, pengiraan struktur sedemikian menunjukkan daya yang agak kecil berbanding dengan sumber tenaga tradisional.

Apa yang perlu diperhatikan, proses ini bersifat jangka panjang (sekurang-kurangnya 1 bulan), yang cukup jelas. Adalah mustahil untuk mengira parameter kemungkinan kelajuan angin dan arahnya yang paling kerap dengan satu atau dua ukuran.

Diperlukan puluhan ukuran. Walaupun begitu, operasi ini sangat diperlukan sekiranya terdapat keinginan untuk membina sistem produktif yang berkesan.

Cara mengira kekuatan kincir angin

Penjana angin isi rumah, terutama yang dibuat dengan tangan mereka sendiri, belum perlu mengejutkan orang yang mempunyai kekuatan tinggi. Ia dapat difahami. Kita hanya dapat membayangkan tiang besar setinggi 8-10 m, dilengkapi dengan generator dengan jarak bilah baling-baling lebih dari 3 m. Dan ini bukan pemasangan yang paling kuat. Hanya kira-kira 2 kW.

Untuk melayani kincir angin dengan kekuatan seperti itu, helikopter dan pasukan pakar, yang berjumlah hingga selusin orang, digunakan. Untuk mengira loji janakuasa seperti itu, semakin banyak pelaku yang terlibat

Secara umum, jika anda bergantung pada jadual standard yang menunjukkan nisbah kuasa penjana angin dan jangka masa bilah rotor yang diperlukan, tidak ada yang perlu dikejutkan. Menurut jadual, baling-baling 10 meter diperlukan untuk kincir angin 10 W.

Skru dengan diameter 14 m diperlukan untuk reka bentuk 500 watt. Lebih-lebih lagi, parameter bilah pisau bergantung pada bilangannya. Semakin banyak bilah, semakin kecil skopnya.

Tetapi ini hanyalah teori, kerana kelajuan angin tidak melebihi 4 m / s. Dalam praktiknya, semuanya agak berbeza, dan kuasa pemasangan domestik yang telah lama berlaku tidak pernah melebihi 500 watt.

Oleh itu, pilihan kuasa di sini biasanya terhad pada julat 250-500 W dengan kelajuan angin purata 6-8 m / s.

Jadual pergantungan kuasa sistem tenaga angin pada diameter rotor dan bilangan bilah. Jadual ini dapat digunakan untuk perhitungan, tetapi dengan mempertimbangkan penyusunannya untuk parameter kecepatan angin hingga 4 m / s (+)

Dari sudut teori, kuasa stesen janakuasa angin dikira dengan formula:

N = p * S * V³/2,

di mana:

• hlm - ketumpatan jisim udara;
• S - luas kawasan bilah baling-baling yang diletupkan;
• V - kadar aliran udara;
• N - kadar aliran udara.

Oleh kerana N adalah parameter yang secara dramatik mempengaruhi kuasa penjana angin, kuasa sebenar pemasangan akan hampir dengan nilai N yang dikira.

Pengiraan skru turbin angin

Semasa merancang kincir angin, dua jenis skru biasanya digunakan:

• bersayap - putaran dalam satah mendatar;
• Pemutar Savonius, pemutar Daria - putaran dalam satah menegak.

Reka bentuk skru dengan putaran di mana-mana satah dapat dikira menggunakan formula:

Z = L * W / 60 / V

di mana:

• Z - tahap kelajuan (kelajuan rendah) skru;
• L - ukuran panjang yang dijelaskan oleh bilah bulatan;
• W - kelajuan (kekerapan) putaran skru;
• V - kadar aliran udara.

Berdasarkan formula ini, seseorang dapat dengan mudah mengira bilangan putaran W - kelajuan putaran.

Ini adalah reka bentuk skru yang dipanggil "Daria Rotor". Versi baling-baling ini dianggap berkesan dalam pembuatan penjana angin dengan kekuatan dan ukuran yang kecil. Pengiraan skru mempunyai beberapa ciri

Nisbah revolusi dan kelajuan angin dapat dilihat dalam jadual yang terdapat di rangkaian. Sebagai contoh, untuk skru dengan dua bilah dan Z = 5, hubungan berikut adalah benar:

Juga salah satu petunjuk penting penyangga turbin angin adalah langkah.

Parameter ini dapat ditentukan dengan menggunakan formula:

H = 2πR * tan α,

di mana:

• 2π - pemalar (2 * 3.14);
• R - jejari yang dijelaskan oleh bilah;
• tg α - sudut bahagian.

Maklumat tambahan mengenai pilihan bentuk dan bilangan bilah, serta arahan untuk pembuatannya diberikan di artikel ini.

Pemilihan penjana untuk kincir angin

Setelah dihitung nilai kelajuan pemutar (W) dengan kaedah di atas, sudah mungkin untuk memilih (membuat) penjana yang sesuai.

Contohnya, apabila darjah kelajuan Z = 5, bilangan bilah sama dengan 2 dan kelajuan 330 rpm. Dengan kelajuan angin 8 m / s. kuasa penjana hendaklah lebih kurang 300 watt.

Penjana pemasangan tenaga angin "di bahagian".Contoh perwakilan salah satu kemungkinan reka bentuk penjana sistem tenaga angin rumah, yang dipasang secara bebas

Dengan parameter ini, motor yang digunakan dalam pembinaan basikal elektrik moden dapat menjadi pilihan yang sesuai sebagai penjana untuk ladang angin isi rumah. Nama tradisional bahagian itu adalah motor kitaran (pengeluaran RRC).

Ia kelihatan seperti motor kitaran elektrik, yang berdasarkannya dicadangkan untuk membuat generator untuk turbin angin di rumah. Reka bentuk motor kitaran sangat sesuai untuk dilaksanakan tanpa pengiraan dan penambahbaikan. Namun, kekuatan mereka kecil

Ciri-ciri motor kitaran elektrik adalah seperti berikut:

Ciri positif motor kitaran adalah bahawa mereka tidak perlu dibuat semula. Mereka dibangun secara konstruktif sebagai motor elektrik berkelajuan rendah dan berjaya digunakan untuk penjana angin.

Untuk membuat kincir angin, anda boleh gunakan penjana kereta atau kumpulkan unit mesin basuh.

Pengiraan dan pilihan pengawal caj

Pengawal cas bateri diperlukan untuk sebarang jenis pemasangan tenaga angin, termasuk pembinaan domestik.

Pengiraan peranti ini dikurangkan menjadi pemilihan litar elektrik peranti, yang sesuai dengan parameter sistem angin yang dihitung.

Dari parameter ini, yang utama adalah:

• nilai dan voltan maksimum penjana;
• kuasa penjana maksimum yang mungkin;
• arus pengecasan bateri maksimum yang mungkin;
• voltan bateri;
• suhu persekitaran;
• tahap kelembapan persekitaran.

Berdasarkan parameter yang dibentangkan, pemasangan pengawal cas lakukan sendiri atau pemilihan peranti yang sudah siap.

Pengawal cas bateri digunakan sebagai sebahagian daripada loji tenaga angin. Peranti pembuatan industri, yang mana anda hanya perlu mengkaji dengan teliti spesifikasi teknikal untuk koordinasi yang tepat dengan sistem yang ada

Sudah tentu, adalah wajar untuk memilih (atau memasang) alat yang litarnya akan memberikan fungsi permulaan yang mudah dalam aliran aliran udara yang lemah. Alat kawalan yang direka untuk digunakan dengan bateri dengan voltan berbeza (12, 24, 48 volt) juga dialu-alukan.

Akhirnya, semasa mengira (memilih) litar pengawal, disarankan untuk tidak melupakan kehadiran fungsi seperti kawalan penyongsang.

Pemilihan bateri untuk sistem

Dalam praktiknya, pelbagai jenis bateri digunakan dan hampir semuanya cukup sesuai digunakan sebagai sebahagian daripada sistem tenaga angin. Tetapi pilihan konkrit tetap harus dibuat. Bergantung pada parameter sistem kincir angin, pemilihan bateri dilakukan mengikut voltan, kapasiti, keadaan pengisian.

Komponen klasik untuk kincir angin rumah dianggap sebagai bateri asid plumbum klasik. Mereka menunjukkan hasil yang baik dari segi praktikal. Di samping itu, kos bateri jenis ini lebih diterima berbanding dengan jenis lain.

Bateri asid plumbum sangat tidak bersahaja dengan keadaan cas / pelepasan, tetapi tidak boleh memasukkannya ke dalam sistem tanpa alat kawalan.

Sekiranya terdapat pengawal cas yang dibuat secara profesional dalam set penjana angin yang mempunyai sistem automasi lengkap, nampaknya rasional menggunakan bateri AGM atau helium.

Penjana angin rumah pek bateri. Bukan pilihan terbaik, memandangkan kekacauan kabel dan keperluan penyimpanan. Dengan keadaan simpanan tenaga ini, seseorang tidak dapat bergantung kepada kesan jangka panjangnya.

Kedua-dua jenis peranti penyimpanan tenaga dicirikan oleh kecekapan yang lebih besar dan jangka hayat yang panjang, tetapi mereka mempunyai keperluan tinggi untuk keadaan pengecasan.

Perkara yang sama berlaku untuk bateri berperisai jenis helium yang disebut. Tetapi pilihan bateri ini untuk kincir angin isi rumah dibatasi dengan harganya. Walau bagaimanapun, jangka hayat bateri mahal ini adalah yang paling lama berbanding dengan semua jenis lain.

Bateri ini juga dibezakan dengan kitaran pengisian / pelepasan yang lebih ketara, tetapi tertakluk kepada penggunaan pengecas berkualiti tinggi.

Pengiraan penyongsang untuk turbin angin rumah

Perlu segera diperhatikan: jika reka bentuk turbin angin tenaga rumah mengandungi satu bateri 12 volt, masuk akal untuk memasang penyongsang pada sistem sedemikian.

Rata-rata, penggunaan tenaga isi rumah sekurang-kurangnya 4 kW pada beban puncak. Oleh itu kesimpulannya: bilangan bateri untuk kuasa sedemikian mestilah sekurang-kurangnya 10 keping dan lebih baik di bawah voltan 24 volt. Untuk sebilangan besar bateri, sudah masuk akal untuk memasang penyongsang.

Walau bagaimanapun, untuk memberikan tenaga sepenuhnya kepada 10 bateri dengan voltan 24 W setiap satu dan untuk mengekalkan casnya dengan stabil, turbin angin dengan kuasa sekurang-kurangnya 2-3 kW akan diperlukan. Jelas, untuk reka bentuk rumah tangga yang sederhana, kekuatan seperti itu tidak dapat ditarik.

Penyongsang kuasa kecil (600 W) yang boleh digunakan untuk pemasangan kuasa rumah kecil. Anda boleh menghidupkan TV atau peti sejuk kecil dari peralatan tersebut dengan voltan 220 volt. Tidak ada arus yang mencukupi untuk lampu di kandil

Walau bagaimanapun, kuasa penyongsang dapat dikira seperti berikut:

1. Ringkaskan kekuatan semua pengguna.
2. Tentukan masa penggunaan.
3. Tentukan beban puncak.

Sebagai contoh konkrit, ia akan kelihatan seperti ini.

Biarkan ada peralatan rumah tangga sebagai beban: lampu pencahayaan - 3 buah. 40 W setiap satu, penerima televisyen - 120 W, peti sejuk kompak 200 W. Kami meringkaskan kekuatan: 3 * 40 + 120 + 200 dan kami mendapat output 440 watt.

Kami menentukan kekuatan pengguna untuk jangka masa purata 4 jam: 440 * 4 = 1760 watt. Berdasarkan nilai daya yang diperoleh sesuai dengan masa penggunaan, nampaknya logik untuk memilih penyongsang dari antara peranti tersebut dengan daya output 2 kW.

Berdasarkan nilai ini, ciri voltan semasa peranti yang diperlukan dikira: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.

Skema pembiakan dan pengagihan tenaga klasik yang diterima dari penjana angin jenis isi rumah. Walau bagaimanapun, untuk menyediakan tenaga jangka panjang dengan sebilangan besar peranti, diperlukan pemasangan yang cukup kuat (+)

Sebenarnya, beban dari rumah tangga untuk keluarga tiga orang, di mana terdapat peralatan lengkap untuk peralatan rumah tangga, akan lebih tinggi daripada yang dikira dalam contoh. Biasanya, dari segi masa sambungan beban, parameter melebihi 4 jam yang diambil. Oleh itu, penyongsang sistem tenaga angin memerlukan yang lebih kuat.

Pengiraan awal kincir angin berguna bukan hanya untuk pemasangan bebasnya. Adalah perlu untuk menentukan parameter optimum bila memilih penjana angin siap.

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik tersebut

Bagaimana analisis data sumber dan bagaimana formula diterapkan ditunjukkan dalam video:

Walau bagaimanapun, perlu menggunakan data yang dikira. Sama ada ia adalah loji kuasa industri atau dibuat untuk keadaan hidup, pengiraan setiap nod selalu membawa kecekapan maksimum peranti dan, yang paling penting, keselamatan operasi.

Pengiraan yang dibuat sebelumnya menentukan kelayakan projek, membantu menentukan berapa kos dan ekonomik projek tersebut.

Mempunyai pengalaman dalam menyelesaikan masalah tersebut? Atau ada soalan mengenai topik tersebut? Sila kongsi kemahiran anda dalam mengira dan merancang penjana angin. Anda boleh meninggalkan komen dan mengemukakan soalan dalam bentuk di bawah.