Miten lasketaan tuulegeneraattori käyttäen kaavoja

Tuulivoimaloista saatu vaihtoehtoinen energia aiheuttaa suurta kiinnostusta yhteiskuntaan. Todisteita todellisista kotitaloustavoista on runsaasti.

Esikaupunkien kiinteistöjen omistajat rakentavat tuulimyllyjä omilla käsillään ja ovat tyytyväisiä tulokseen, vaikka vaikutus on myös lyhytikäinen. Syynä on se, että asennuksen aikana tuulivoimala ei laskettu oikein.

Hyväksyn, etten halua viettää aikaa ja rahaa hankkeeseen, jotta voisimme saada tehottoman asennuksen. Siksi on tärkeää ymmärtää, miten tuulivoimala voidaan laskea, ja mitkä parametrit valitsevat tuulimyllyn päätyöyksiköt.

Artikkelissa käsitellään näitä kysymyksiä. Materiaalin teoreettista osaa täydentävät havainnollistavat esimerkit ja käytännön suositukset tuulivoimalan asennusta varten.

Tuulivoimaloiden asennuksen laskeminen

Miten alkaa laskea tuulivoimalla tuotetun sähköntuotannon järjestelmä? Koska puhumme tuulivoimalasta, tuulen nousun alustava analyysi tietyllä alueella näyttää loogiselta.

Tällaiset suunnitteluparametrit, kuten tuulen nopeus ja sen tyypillinen suunta tietylle alueelle, ovat tärkeitä suunnitteluparametreja. Ne määrittävät jossain määrin tuulimyllyn tehon, joka on todella saavutettavissa.

Huomionarvoista on, että tämä prosessi on pitkäaikainen (vähintään 1 kuukausi), mikä on varsin selvää. Laske tuulen nopeuden suurimmat todennäköiset parametrit ja sen yleisin suunta on mahdotonta yhden tai kahden mittauksen avulla.

Tarvitaan kymmeniä mittauksia. Tämä operaatio on kuitenkin todella tarpeen, jos halutaan rakentaa tehokas tuotantojärjestelmä.

Miten lasketaan tuulimyllyn teho

Kotimaiset tuulivoimalat, etenkin ne, jotka on tehty omilla käsillään, eivät ole vielä joutuneet yllättämään ihmisiä suurella voimalla. Se on ymmärrettävää. On vain kuviteltava massiivinen masto, jonka korkeus on 8-10 m ja joka on varustettu generaattorilla, jossa on yli 3 metrin pituinen potkurin siipi. Vain noin 2 kW.

Yleensä, jos luotat vakiotaulukkoon, joka esittää tuulivoimalan tehon ja potkurin siipien vaaditun spanin, on jotain yllättävää. Taulukon mukaan 10 W: n tuulimyllyyn tarvitaan 2-metrinen potkuri.

500 watin rakenteessa tarvitaan ruuvi, jonka läpimitta on 14 m, jolloin terän span parametri riippuu niiden lukumäärästä. Mitä suuremmat terät ovat, sitä pienempi on keinu.

Mutta tämä on vain teoria, koska tuulen nopeus ei ylitä 4 m / s. Käytännössä kaikki on jokseenkin erilainen, ja kotimaisen asennuksen voima, joka toimii jo pitkään, ei ole koskaan ylittänyt 500 wattia.

Siksi tehon valinta on yleensä rajoitettu alueelle 250-500 W ja keskimääräinen tuulen nopeus 6-8 m / s.

Teoreettisesta asemasta tuulivoimalan tehoa tarkastellaan seuraavan kaavan mukaisesti:

N = p * s * v³/2,

missä:

• p - ilmamassojen tiheys;
• S - potkurin siipien kokonaispuhallettu alue;
• V - ilman nopeus;
• N - ilmavirtaus.

Koska N on parametri, joka vaikuttaa voimakkaasti tuuligeneraattorin tehoon, asennuksen todellinen kapasiteetti on lähellä laskettua arvoa N.

Ruuvien tuuliturbiinien laskeminen

Tuulimyllyä suunniteltaessa käytetään yleensä kahdenlaisia ​​ruuveja:

• tuuliviiri - pyöriminen vaakatasossa;
• Savonius-roottori, Darier-roottori - pyöriminen pystytasossa.

Kaikkien tasojen pyörimisen omaavien ruuvien suunnittelu voidaan laskea käyttämällä kaavaa:

Z = L * W / 60 / V

missä:

• Z - ruuvin nopeusaste (pieni nopeus);
• L - ympyrän terien kuvaaman pituuden koko;
• W - ruuvin nopeus (taajuus);
• V - ilmavirtaus.

Tämän kaavan perusteella voit helposti laskea kierrosten määrän W - kierrosnopeuden.

Nopeuden ja tuulen nopeuden välinen suhde löytyy verkossa olevista taulukoista. Esimerkiksi ruuvissa, jossa on kaksi terää ja Z = 5, seuraava suhde on totta:

Myös yksi tuulimyllyn ruuvin tärkeimmistä indikaattoreista on askel.

Tämä parametri voidaan määrittää käyttämällä kaavaa:

H = 2πR * tg α,

missä:

• 2π - vakio (2 * 3,14);
• R - terän kuvaama säde;
• tg α - leikkauskulma.

Lisätietoa terien muodon ja lukumäärän valinnasta sekä niiden valmistusta koskevat ohjeet on annettu tämän artikkelin.

Tuulivoimaloiden generaattoreiden valinta

Kun edellä mainitulla menetelmällä saatu laskettu arvo ruuvinopeudesta (W), voit jo valita (tehdä) vastaavan generaattorin.

Esimerkiksi kun nopeusaste on Z = 5, terien lukumäärä on 2, ja nopeus on 330 rpm. Tuulen nopeus on 8 m / s. generaattorin tehon tulisi olla noin 300 wattia.

Tällaisten parametrien avulla moottori, jota käytetään nykyaikaisten sähköpyörien rakentamisessa, voi olla sopiva valinta kotitalouksien tuulivoimalaitoksen generaattorina. Perinteinen nimi on syklimoottori (valmistettu Kiinassa).

Sähkömoottorin moottorin ominaisuudet ovat seuraavat:

Velomotorien positiivinen piirre on, että niitä ei tarvitse käytännössä muuttaa. Niitä kehitettiin rakentavasti sähkömoottoreina, joilla oli alhaiset kierrosluvut ja joita voidaan menestyksekkäästi käyttää tuulivoimaloihin.

Tuulimyllyn valmistukseen käytä auton generaattoria tai kerätä pesukoneen yksikkö.

Latausohjaimen laskeminen ja valinta

Akun latausohjainta tarvitaan minkä tahansa tyyppiselle tuulivoimalalle, mukaan lukien kotitalousrakenne.

Tämän laitteen laskenta pienenee laitteen sähköisen piirin valintaan, joka vastaa tuulijärjestelmän laskettuja parametreja.

Näistä perusparametreista ovat:

• generaattorin nimellisarvo ja suurin jännite;
• suurin mahdollinen generaattorin teho;
• suurin mahdollinen akun latausvirta;
• akun jännite;
• ympäristön lämpötila;
• ympäristön kosteustaso.

Esitettyjen parametrien perusteella on latausohjaimen kokoonpano omalla kädellä tai valmiiden laitteiden valinnalla.

Tietenkin on toivottavaa valita (tai koota) laite, jonka piiri tarjoaisi helpon käynnistyksen heikojen ilmavirtojen virtauksen olosuhteissa. On myös tervetullut ohjain, joka on suunniteltu käytettäväksi eri jännitteiden paristoilla (12, 24, 48 volttia).

Lopuksi, kun lasketaan (sovitetaan) ohjainpiiriä, on suositeltavaa olla unohtamatta sellaisen toiminnon läsnäoloa kuin taajuusmuuttajan ohjaus.

Järjestelmän akun valinta

Käytännössä käytetään eri tyyppisiä paristoja ja lähes kaikki ovat melko sopivia käytettäväksi tuulivoimajärjestelmänä. Mutta sinun on kuitenkin tehtävä konkreettinen valinta. Tuuliturbiinijärjestelmän parametrien mukaan akku valitaan jännitteen, kapasiteetin ja varaustilan mukaan.

Perinteiset kodin tuulimyllyjen komponentit ovat klassisia happo-lyijyakkuja. He osoittivat hyviä tuloksia käytännössä. Lisäksi tämän tyyppisen akun hinta on hyväksyttävämpi verrattuna muihin tyyppeihin.

Lyijyakut ovat erityisen vaatimattomia lataus- / purkautumisolosuhteissa, mutta ei ole hyväksyttävää sisällyttää ne järjestelmään ilman ohjainta.

Tuulivoimalaitosjoukon läsnä ollessa ammattimaisesti suoritettu latausohjain, joilla on täysimittainen automaatiojärjestelmä, AGM-paristojen käyttö tai heliumia.

Kummassakin energian varastointilaitteessa on suurempi tehokkuus ja pitkä käyttöikä, mutta ne asettavat korkeat vaatimukset latausolosuhteille.

Sama koskee ns. Helium-tyyppisiä panssaroituja paristoja. Näiden paristojen valinta kotimaan tuulimyllyyn kuitenkin rajoittaa huomattavasti hintaa. Näiden kalliiden paristojen käyttöikä on kuitenkin pisin verrattuna muihin tyyppeihin.

Näille paristoille on myös myönnetty merkittävämpi lataus- / purkaussykli, mutta siihen sovelletaan korkealaatuista laturia.

Kotimaisen tuulimyllyn invertterin laskeminen

Meidän on välittömästi tehtävä varaus: jos kotitalouksien tuulivoimalan suunnittelu sisältää yhden 12 voltin akun, ei ole järkevää asentaa taajuusmuuttajaa tällaiseen järjestelmään.

Kotitalouksien sähkönkulutus on keskimäärin vähintään 4 kW huippukuormituksissa. Näin ollen päätelmä: tällaisen tehon paristojen lukumäärän tulisi olla vähintään 10 kappaletta ja mieluiten 24 voltin jännitteellä. Tällaisissa akkuissa on jo järkevää asentaa taajuusmuuttaja.

Jotta 10 akkua, joiden jännite on 24 W / kk, ja jotta ne pysyisivät vakaana, tarvitaan kuitenkin vähintään 2-3 kW: n tuulimylly. On selvää, että kotitalouksien vaatimattomille malleille tällainen voima ei ole vetoa.

Muuntimen teho voidaan kuitenkin laskea seuraavasti:

1. Yhteenveto kaikkien kuluttajien voimasta.
2. Määritä kulutusaika.
3. Määritä huippukuorma.

Konkreettinen esimerkki näyttää siltä.

Kuormana on kotitalouksien sähkölaitteet: valaisimet - 3 kpl. 40 W, TV-vastaanotin 120 W, kompakti 200 W jääkaappi. Yhteenveto teho: 3 * 40 + 120 + 200 ja saat 440 W lähtöön.

Määritä kuluttajien teho keskimäärin 4 tunnin ajaksi: 440 * 4 = 1760 W. Saadun tehon arvon perusteella kulutusajankohtana vaikuttaa loogiselta valita invertteri tällaisista laitteista, joiden lähtöteho on 2 kW.

Tämän arvon perusteella lasketaan vaaditun laitteen virta-jänniteominaisuus: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.

Todellisuudessa kotitalouden kuormitus kolmen hengen perheelle, jossa on täysi laitteisto kotitalouksien kanssa, on korkeampi kuin esimerkissä laskettu. Yleensä ja latausajan yhteydessä parametri ylittää 4 tuntia. Niinpä tuulivoima-invertteriin tarvitaan tehokkaampi.

Tuulimyllyn alustava laskenta on hyödyllistä paitsi itsekokoonpanolle. Optimaalisten parametrien määrittämiseksi on tarpeen ja valita tuuliturbiini.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Miten lähdetietoja analysoidaan ja miten kaavoja käytetään, kuvataan videossa:

Laskettuja tietoja on käytettävä joka tapauksessa. Riippumatta siitä, onko kyseessä teollinen voimalaitos tai joka on valmistettu kotimaan olosuhteissa, kunkin solmun laskennassa on aina laitteen maksimitehokkuus ja ennen kaikkea käyttöturvallisuus.

Alustavat laskelmat määrittävät hankkeen toteutettavuuden, auttavat selvittämään, kuinka hankalaa tai taloudellista hanke osoittautuu.

Onko sinulla kokemusta tällaisten ongelmien ratkaisemisesta? Tai sinulla on kysymyksiä aiheesta? Ole hyvä ja jaa taitosi tuulivoimalan laskemiseen ja suunnitteluun. Voit jättää kommentteja ja esittää kysymyksiä alla olevalla lomakkeella.