Како израчунати генератор ветра: формуле + практични пример израчуна

Алтернативна енергија која се добија од ветроелектрана има велико интересовање за друштво. Постоје многе потврде за то на нивоу стварне породичне праксе.

Власници приградских некретнина граде вјетрењаче властитим рукама и задовољни су резултатом, иако учинак може бити краткотрајан. Разлог - током монтаже генератор ветра није правилно израчунан.

Слажем се, не бих хтео да трошим време и новац на пројекат, да добијем неефикасну инсталацију. Због тога је важно разумјети како израчунати генератор ветра и према којим параметрима одабрати главне радне јединице ветротурбине.

Чланак је посвећен решавању ових питања. Теоријски део материјала допуњен је илустративним примерима и практичним препорукама за састављање генератора ветра.

Прорачун генератора ветра

Где да започнемо с рачунањем система репродукције електричне енергије из енергије ветра? С обзиром на то да говоримо о генератору ветра, прелиминарна анализа руже ветра на одређеном подручју делује логично.

Пројектни параметри као што су брзина ветра и његов карактеристични правац за дату територију су важни параметри дизајна. Они у одређеној мери одређују ниво снаге ветрењаче, што ће бити достижно.

Тешко је замислити генераторе ветра такве снаге. Али слични дизајни постоје и раде ефикасно. Међутим, прорачуни таквих структура показују релативно малу снагу у поређењу с традиционалним изворима енергије.

Оно што је важно је да је овај процес дугорочне природе (најмање један месец), што је сасвим очигледно. Немогуће је израчунати највероватније параметре брзине ветра и његовог најчешћег смера једним или два мерења.

Биће потребно десетине мерења. Ипак, ова операција је заиста неопходна ако постоји жеља за изградњом ефикасног производног система.

Како израчунати снагу вјетрењаче

Генератори ветра у домаћинству, посебно они који су направљени властитим рукама, још увек нису морали да изненаде људе велике снаге. То је и разумљиво. Треба само замислити масивни јарбол висок 8-10 м, опремљен генератором са распоном ножа пропелера већим од 3 м. А ово није најмоћнија инсталација. Само око 2 кВ.

За сервисирање вјетрењача такве снаге користе се хеликоптери и тимови специјалиста, који броје до десетак људи. Да би се израчунала таква електрана, укључен је још већи број извођача

Генерално, ако се ослоните на стандардну табелу која приказује омјер снаге генератора вјетра и потребног распона лопатица ротора, не треба се изненадити. Према табели, за вјетрењачу од 10 В потребан је пропелер величине 10 метара.

За дизајн снаге 500 В бит ће потребан вијак с промјером од 14 м. Штовише, параметар распона ножа овиси о њиховом броју. Што више ножа има мањи опсег.

Али ово је само теорија, због брзине ветра која не прелази 4 м / с. У пракси је све нешто другачије, а снага домаћих инсталација која је на снази већ дуже време никада није прешла 500 В.

Стога је избор снаге овде обично ограничен на распон од 250-500 В са просечном брзином ветра од 6-8 м / с.

Табела зависности снаге система ветра од пречника ротора и броја лопатица. Ова табела се може користити за прорачун, али узимајући у обзир њену компилацију за параметар брзине ветра до 4 м / с (+)

Са теоријског становишта, снага ветроелектране израчунава се формулом:

Н = п * С * В³/2,

где:

• п - густина ваздушних маса;
• С - укупна површина надувавања лопатица пропелера;
• В - проток ваздуха;
• Н - проток ваздуха.

Пошто је Н параметар који драматично утиче на снагу генератора ветра, стварна снага инсталације биће близу израчунатој вредности Н.

Прорачун вијака ветротурбине

За пројектовање вјетрењаче обично се користе двије врсте вијака:

• крилати - ротација у водоравној равнини;
• Ротор Савониус, ротор Дариа - ротација у вертикалној равнини.

Дизајн вијака са ротирањем у било којој од равнина може се израчунати помоћу формуле:

З = Л * Ш / 60 / В

где:

• З - степен брзине (мале брзине) завртња;
• Л - величину дужине коју описују оштрице круга;
• В - брзина (фреквенција) ротације вијка;
• В - проток ваздуха.

На основу ове формуле лако се израчунава број обртаја В - брзина ротације.

Ово је дизајн вијка под називом "Дариа Ротор". Ова верзија пропелера сматра се ефикасном у производњи ветрогенератора мале снаге и величине. Прорачун вијка има неке карактеристике

Радни однос обртаја и брзине ветра можете наћи у табелама које су доступне на мрежи. На пример, за вијак са две оштрице и З = 5 важи следећи однос:

Такође један од важних показатеља ветротурбине је корак.

Овај параметар се може одредити помоћу формуле:

Х = 2πР * тан α,

где:

• 2π - константа (2 * 3.14);
• Р - радијус описан сечивом;
• тг α - угао пресека.

Дати су додатни подаци о избору облика и броја ножева, као и упутства за њихову израду овај чланак.

Избор генератора за вјетрењаче

Имајући израчунату вредност брзине ротора (В) добијену горњом методом, већ је могуће одабрати (направити) одговарајући генератор.

На пример, када је степен брзине З = 5, број лопатица је једнак 2, а брзина 330 о / мин. При брзини ветра од 8 м / с. снага генератора треба да буде приближно 300 В.

Генератор вјетроелектране "у секцији".Репрезентативни пример једног од могућих дизајна генератора система кућног ветра, састављеног независно

С овим параметрима, мотор који се користи у изради модерних електричних бицикала може бити прикладан избор као генератор за кућну вјетроелектрану. Традиционални назив овог дела је мотоцикл (произведен у Кини).

Изгледа као мотор с електричним циклусом, на основу којег се предлаже направити генератор за кућну вјетрењачу. Дизајн мотоцикла је идеалан за имплементацију, без икаквих израчунавања и побољшања. Међутим, њихова моћ је мала

Карактеристике мотора са електричним циклусом су отприлике следеће:

Позитивна карактеристика мотоцикала је да их практично не треба прерадити. Конструктивно су развијени као електрични мотори мале брзине и могу се успешно користити за ветрогенератере.

Да направите ветрењачу, можете користите ауто генератор или скупљати јединица за веш машину.

Прорачун и избор регулатора пуњења

Регулатор напуњености батерије потребан је за било коју врсту вјетроелектрана, укључујући и домаћу конструкцију.

Прорачун овог уређаја своди се на избор електричног круга уређаја, који би одговарао израчунатим параметрима система ветра.

Од ових параметара, главни су:

• називни и максимални напон генератора;
• највећа могућа снага генератора;
• максимална могућа струја напуњености батерије;
• напон акумулатора;
• температура околине;
• ниво влаге у околини.

На основу представљених параметара, склоп регулатора набоја урадите сами или изаберите готов уређај.

Регулатор напуњености батерије који се користи као део ветроелектране. Уређај за индустријску производњу, бирајући који требате само пажљиво проучити техничке спецификације за тачну координацију са постојећим системом

Наравно, пожељно је одабрати (или саставити) уређај чији би круг омогућио лако покретање у току слабих протока ваздуха. Такође је добродошао регулатор предвиђен за употребу са батеријама различитог напона (12, 24, 48 волти).

Коначно, приликом израчунавања (одабира) склопа регулатора, препоручује се не заборавити на присуство такве функције као што је управљање претварачем.

Избор батерије за систем

У пракси се користе различите врсте батерија и скоро све су сасвим погодне за употребу као део ветроенергетског система. Али ионако ће се морати донети конкретан избор. Овисно о параметрима система вјетрењача, избор акумулатора врши се према напону, капацитету, условима пуњења.

Класичне компоненте за кућне ветропаркове сматрају се класичним батеријама од оловне киселине. Показали су добре резултате у практичном смислу. Поред тога, цена ове врсте батерија је прихватљивија у поређењу с другим типовима.

Оловне батерије су посебно непретенциозне за услове пуњења / пражњења, али је неприхватљиво укључити их у систем без регулатора.

Ако у комплету генератора ветрова постоји професионално направљен регулатор пуњења који има систем за аутоматизацију, употреба АГМ или хелијумских батерија се сматра рационалним.

Кућни генератор ветра за батерије. Није најбоља опција, с обзиром на хаос жица и захтеве за складиштењем. Уз ово стање складиштења енергије, не може се рачунати на њихов дугорочни ефекат.

Оба типа уређаја за складиштење енергије карактеришу већа ефикасност и дуг радни век, али имају високе захтеве за услове пуњења.

Исто се односи и на такозване хелијумске оклопне батерије. Али избор ових батерија за кућну вјетрењачу значајно је ограничен ценом. Међутим, век ових скупих батерија је најдужи у односу на све остале типове.

Ове се батерије такође одликују значајнијим циклусом пуњења / пражњења, али подложни су употреби висококвалитетног пуњача.

Прорачун претварача за кућну вјетрењачу

Одмах треба напоменути: ако дизајн кућне вјетротурбине за енергију садржи једну батерију од 12 волти, има смисла инсталирати претварач на такав систем.

Потрошња електричне енергије у домаћинству је најмање 4 кВ при максималним оптерећењима. Отуда и закључак: број батерија за такву снагу треба да буде најмање 10 комада, а по могућности под напоном од 24 волта. За такав број батерија већ има смисла инсталирати претварач.

Међутим, да би се у потпуности обезбедило 10 батерија са напоном од 24 В свака и да би се стабилно одржало њихово наелектрисање, биће потребна ветротурбина снаге најмање 2-3 кВ. Очигледно је да за једноставне кућне дизајне таква снага не може да се повуче.

Мали претварач снаге (600 В) који се може користити за малу кућну инсталацију. Из такве опреме можете напајати телевизор или мали фрижидер напоном од 220 волти. Нема довољно струје за лампе у лустеру

Међутим, снага претварача може се израчунати на следећи начин:

1. Резимирајте снагу свих потрошача.
2. Одредите време потрошње.
3. Одредите вршно оптерећење.

За конкретан пример, изгледаће овако.

Нека као оптерећење буду кућански уређаји: лампе за осветљење - 3 ком. 40 В сваки, телевизијски пријемник - 120 В, компактни фрижидер 200 В. Резимирамо снагу: 3 * 40 + 120 + 200 и добијамо 440 вата излазне снаге.

Снагу потрошача одређујемо у просечном периоду од 4 сата: 440 * 4 = 1760 вата. На основу добијене вредности снаге у складу са временом потрошње, чини се логичним да одаберете инвертер међу таквим уређајима са излазном снагом од 2 кВ.

На основу ове вриједности израчунава се карактеристика струје напона потребног уређаја: 2000 * 0,6 = 1200 В / А.

Класична шема репродукције и дистрибуције енергије добијене од ветрогенератора кућног типа. Међутим, да бисмо обезбедили дугорочну енергију са таквим бројем уређаја, потребна је довољно моћна инсталација (+)

Заправо, оптерећење домаћинства за породицу од три особе, где постоји комплетна опрема за кућанске апарате, биће веће него што је израчунато у примеру. Обично, у погледу времена повезивања са оптерећењем, параметар прелази 4 сата. Сходно томе, претварачу система за вјетроелектране бит ће потребан снажнији.

Прелиминарни прорачун вјетрењаче користан је не само за њену независну монтажу. Неопходно је одредити оптималне параметре када избор готовог генератора ветра.

Закључци и корисни видео о овој теми

Како је анализа изворних података и како се формуле примењују представљена у видеу:

Израчунане податке је неопходно користити у сваком случају. Било да се ради о индустријској електрани или произведено за животне услове, прорачун сваког чвора увек са собом носи максималну ефикасност уређаја и, што је најважније, безбедност рада.

Унапред направљени прорачуни одређују изводљивост пројекта, помажу вам да се утврди колико је пројекат скупо или економично.

Имате искуства у решавању таквих проблема? Или имате питања о овој теми? Молимо вас да поделите своје вештине у рачунању и дизајнирању ветрогенератора. Можете оставити коментаре и постављати питања у доњем обрасцу.