Sådan beregnes en vindgenerator ved hjælp af formlerne

Alternativ energi modtaget fra vindkraftværker medfører stor interesse for samfundet. Bevis for dette på niveauet med ægte husstandspraksis er rigelig.

Ejere af forstæder fast ejendom bygger vindmøller med egne hænder og er tilfredse med resultatet, selv om effekten også er kortvarig. Årsagen er, at vindgeneratoren ikke blev beregnet korrekt under samlingen.

Enig, jeg ville ikke bruge tid og penge på projektet for at få ineffektiv installation. Derfor er det vigtigt at forstå, hvordan man beregner vindgeneratoren, og hvilke parametre der vælges vindmøllens hovedværker.

Artiklen er afsat til at løse disse problemer. Den teoretiske del af materialet suppleres med illustrative eksempler og praktiske anbefalinger til montering af en vindgeneratorinstallation.

Beregning af vindgeneratorinstallation

Sådan begynder du at tælle systemet for reproduktion af elektricitet fra vindenergi? Da vi taler om en vindgenerator, forekommer en foreløbig analyse af vindrosen i et bestemt område logisk.

Sådanne designparametre som vindhastighed og dens karakteristiske retning for et givet område er vigtige designparametre. De bestemmer i nogen grad vindmøllens kraftniveau, hvilket virkelig kan opnås.

Hvad er bemærkelsesværdigt, denne proces er langsigtet (mindst 1 måned), hvilket er helt åbenlyst. Beregn de maksimale sandsynlige parametre for vindhastighed, og dens hyppigste retning er umulig med en eller to målinger.

Der kræves dusinvis af målinger. Ikke desto mindre er denne operation virkelig nødvendig, hvis der er et ønske om at opbygge et effektivt produktivt system.

Sådan beregnes vindmøllens kraft

Indenlandske vindmøller, især dem, der er lavet med egne hænder, har endnu ikke været nødt til at overraske folk med høj effekt. Det er forståeligt. Man kan kun forestille sig en massiv mast med en højde på 8-10 m, udstyret med en generator med en spids på propellerblade på mere end 3 m. Og det er ikke den mest kraftfulde installation. Kun ca. 2 kW.

Generelt, hvis du stole på et standardbord, der viser forholdet mellem vindegeneratorens kraft og det krævede spændvidde for propellerbladene, er der noget at blive overrasket over. Ifølge bordet kræves en 2 meter propel til en 10 W vindmølle.

For et 500 watt design kræves en skrue med en diameter på 14 m. I dette tilfælde afhænger parameteren af ​​bladspændingen af ​​deres nummer. Jo større bladene er, desto mindre svinger.

Men dette er kun en teori, som følge af vindhastigheden ikke overstiger 4 m / s. I praksis er alt noget anderledes, og kraften i den indenlandske installation, der faktisk fungerer i lang tid, har aldrig oversteget 500 watt.

Derfor er valg af effekt her normalt begrænset til intervallet 250-500 W med en gennemsnitlig vindhastighed på 6-8 m / s.

Fra en teoretisk position vurderes kraftværket i vindkraftværket i henhold til formlen:

N = p * s * v³/2,

hvor:

• p - massefylde massefylde
• S - propellerbladernes samlede blæste område
• V - lufthastighed
• N - luftstrømningshastighed

Da N er en parameter, der drastisk påvirker kraften i en vindgenerator, vil den faktiske kapacitet af installationen være tæt på den beregnede værdi N.

Beregning af skruer vindmøller

Ved konstruktion af en vindmølle bruges der normalt to typer skruer:

• vinge - rotation i vandret plan
• Savonius rotor, Darier rotor - rotation i lodret plan

Konstruktionen af ​​skruer med rotation i nogen af ​​planerne kan beregnes ved hjælp af formlen:

Z = L * W / 60 / V

hvor:

• Z - skruenes hastighed (lav hastighed)
• L - størrelsen af ​​længden beskrevet af en cirkels knive
• W - skruens hastighed (frekvens)
• V - luftstrømningshastighed

Baseret på denne formel kan du nemt beregne antal omdrejninger W - omdrejningshastigheden.

Et arbejdsforhold for hastighed og vindhastighed findes i tabellerne, der er tilgængelige på netværket. For eksempel til en skrue med to blade og Z = 5, gælder følgende forhold:

En af de vigtige indikatorer for en vindmølles skrue er også et skridt.

Denne parameter kan bestemmes ved at bruge formlen:

H = 2πR * tg a,

hvor:

• 2π - konstant (2 * 3,14);
• R - den radius, der beskrives af bladet
• tg α - sektionsvinkel

Yderligere oplysninger om valget af form og antal blade samt anvisninger til deres fremstilling findes i denne artikel.

Udvælgelse af generatorer til vindmøller

Med den beregnede værdi af skruehastigheden (W), opnået ved ovennævnte metode, kan du allerede vælge (lave) den tilsvarende generator.

For eksempel, når hastighedsgraden er Z = 5, er antallet af blader 2, og hastigheden er 330 rpm. Med en vindhastighed på 8 m / s. generatorens effekt bør være ca. 300 watt.

Med sådanne parametre kan en motor, som bruges til konstruktion af moderne elektriske cykler, være et passende valg som generator til et husholdnings vindkraftværk. Det traditionelle navn på delen er cykelmotoren (lavet i Kina).

Karakteristika for en elektrisk cyklusmotor er som følger:

En positiv funktion af velomotorer er, at de praktisk taget ikke behøver at blive omdannet. De blev konstruktivt udviklet som elektriske motorer med lave omdrejninger og kan med succes anvendes til vindgeneratorer.

Til fremstilling af en vindmøllebeholder Brug bilgenerator eller indsamle vaskemaskine enhed.

Beregning og valg af ladestyring

Batteriladningsregulatoren er nødvendig for et vindkraftværk af enhver art, herunder en husstandsstruktur.

Beregningen af ​​denne enhed reduceres til valget af apparatets elektriske kredsløb, hvilket ville svare til de beregnede parametre for vindsystemet.

Af disse grundlæggende parametre er:

• generator ratede og maksimal spænding;
• maksimal mulig generator effekt
• Maksimal batteriladestrøm;
• spænding på batteriet;
• omgivende temperatur;
• miljøfugtighedsniveau.

Baseret på de fremlagte parametre er opladerkontrol enhed med egne hænder eller valg af den færdige enhed.

Det er selvfølgelig ønskeligt at vælge (eller samle) en enhed, hvis kredsløb ville give funktionen en let start under betingelser med strømmen af ​​svage luftstrømme. En regulator designet til drift med batterier med forskellige spændinger (12, 24, 48 volt) er også velkommen.

Endelig, når man beregner (matcher) reguleringskredsløbet, anbefales det ikke at glemme forekomsten af ​​en sådan funktion som inverterstyring.

Valg af batteri til systemet

I praksis anvendes forskellige typer batterier, og næsten alle er helt egnede til brug som led i et vindkraft system. Men du skal alligevel lave et konkret valg. Afhængigt af parametrene for vindmøllesystemet vælges batteriet for spænding, kapacitet, ladningsforhold.

Traditionelle komponenter til hjemmet vindmøller er de klassiske syre blybatterier. De viste gode resultater i praktisk forstand. Desuden er omkostningerne ved denne type batteri mere acceptabelt i forhold til andre typer.

Blybatterier er særligt uhøjtidelige for ladning / udladning, men det er uacceptabelt at indbefatte dem i et system uden en controller.

I nærvær af en vindgenerator indstilles professionelt udført ladestyring, At have et komplet automatiseringssystem, brugen af ​​AGM batterier eller helium.

Begge typer energilagringsenheder er kendetegnet ved større effektivitet og lang levetid, men de stiller store krav til ladningsforhold.

Det samme gælder for de såkaldte helium-type pansrede batterier. Men valget af disse batterier til domestic windmill er betydeligt begrænset af prisen. Imidlertid er livet af disse dyre batterier den længste sammenlignet med alle andre typer.

Disse batterier tildeles også en mere signifikant opladnings- / udladningscyklus, men er underlagt brug af højkvalitets oplader.

Beregning af inverteren til hjemmet vindmølle

Vi bør straks foretage en reservation: Hvis designen af ​​en hjemmetergivindinstallation indeholder et batteri på 12 volt, giver det ingen mening at installere en omformer på et sådant system.

I gennemsnit er husholdningenes strømforbrug mindst 4 kW ved maksimal belastning. Således konklusionen: Antallet af batterier til en sådan effekt bør være mindst 10 stykker og fortrinsvis under en spænding på 24 volt. På et sådant antal batterier giver det allerede mening at installere en omformer.

For at give 10 batterier med en spænding på 24 W pr. Hver og for at opretholde opladningen stabilt, kræves der en vindmølle med en kapacitet på mindst 2-3 kW. Det er klart, at for magtfulde husholdninger er sådan magt ikke at trække.

Omformerens effekt kan dog beregnes som følger:

1. Opsummere alle forbrugernes magt.
2. Bestem forbrugstidspunktet.
3. Bestem topbelastning.

På et konkret eksempel vil det se sådan ud.

Som en belastning er der husholdningsapparater: belysningslygter - 3 stk. 40 W hver, tv-modtager 120 W, kompakt 200 W køleskab. Vi opsummerer strømmen: 3 * 40 + 120 + 200 og får 440 W ved udgangen.

Bestem forbrugernes forbrug i en gennemsnitlig tidsperiode på 4 timer: 440 * 4 = 1760 W. Baseret på den opnåede effektværdi over forbrugstidspunktet, forekommer det logisk at vælge en omformer blandt sådanne enheder med en udgangseffekt på 2 kW.

Baseret på denne værdi beregnes strømspændingsegenskaberne for den krævede enhed: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.

I virkeligheden vil belastningen fra en husstand til en familie på tre personer, hvor der er et fuldt udstyret udstyr med husholdningsapparater, være højere end det, der er beregnet i eksemplet. Normalt og i forbindelse med belastningstiden overskrider parameteren de 4 timer, der er taget. Derfor vil en vindkraftomformer have brug for en mere kraftfuld.

Preliminær beregning af vindmøllen er nyttig ikke kun for dens selvmontering. For at bestemme de optimale parametre er nødvendigt og vælger en vindmølle.

Konklusioner og brugbar video om emnet

Hvordan kildedataene analyseres og hvordan formlerne anvendes, vises i videoen:

Det er nødvendigt at anvende de beregnede data under alle omstændigheder. Uanset om det er et industrikraftværk eller fremstillet til husholdningsforhold, skal beregningen af ​​hvert knude altid medføre den maksimale effektivitet af enheden og vigtigst af alt driftssikkerheden.

Preliminære beregninger bestemmer projektets gennemførlighed, bidrager til at fastslå, hvor dyrt eller økonomisk projektet er.

Har du erfaring med at løse sådanne problemer? Eller har du spørgsmål om emnet? Vær venlig at dele dine færdigheder med at beregne og designe en vindgenerator. Du kan efterlade kommentarer og stille spørgsmål i formularen herunder.