A szélerőművekből származó alternatív energia nagy érdeklődést mutat a társadalom iránt. Ennek bizonyítéka a valódi háztartási gyakorlat szintjén.
A külvárosi ingatlanok tulajdonosai saját kezükben szélmalmok építenek, és elégedettek az eredménnyel, bár a hatás is rövid életű. Ennek az az oka, hogy a szerelés során a szélgenerátort nem megfelelően számították ki.
Egyetértek, nem szeretnék időt és pénzt költeni a projektre, hogy hatékonyan telepítsem. Ezért fontos megérteni, hogyan kell kiszámítani a szélgenerátort, és milyen paraméterekkel válasszuk ki a szélmalom főbb munkaegységeit.
A cikk e kérdések megoldására szolgál. Az anyag elméleti részét illusztráló példákkal és gyakorlati javaslatokkal egészítjük ki a szélgenerátor szerelésére.
A cikk tartalma:
-
A szélgenerátor telepítésének kiszámítása
- Hogyan kell kiszámítani a szélmalom teljesítményét?
- Csavarok szélturbinák kiszámítása
- A szélturbinák generátorainak kiválasztása
- A töltésvezérlő kiszámítása és kiválasztása
- A rendszer elemének kiválasztása
- Az otthoni szélmalom inverterének kiszámítása
- Következtetések és hasznos videó a témáról
A szélgenerátor telepítésének kiszámítása
Hogyan kezdjük el számolni a szélenergiából származó villamos energia reprodukciójának rendszerét? Tekintettel arra, hogy egy szélgenerátorról beszélünk, a szélrózsa előzetes elemzése egy adott területen logikusnak tűnik.
Az ilyen tervezési paraméterek, mint a szélsebesség és az adott terület jellemző iránya fontos tervezési paraméterek. Bizonyos mértékben meghatározzák a szélmalom teljesítményszintjét, amely valóban megvalósítható.
Az ilyen hatalom szélturbinái nehéz elképzelni. De az ilyen tervek léteznek és hatékonyan működnek. Az ilyen szerkezetek számításai azonban viszonylag alacsony teljesítményt mutatnak a hagyományos energiaforrásokhoz képest.
Figyelemre méltó, hogy ez a folyamat hosszú távú (legalább 1 hónap), ami elég nyilvánvaló. Számítsuk ki a szélsebesség legnagyobb valószínűségi paramétereit, és leggyakoribb iránya egy vagy két méréssel nem lehetséges.
Több tucat mérés szükséges. Mindazonáltal ez a művelet valóban szükséges, ha egy hatékony termelési rendszer kialakítására van szükség.
Hogyan kell kiszámítani a szélmalom teljesítményét?
A hazai szélturbinák, különösen a saját kezükben gyártott szélerőművek még nem kellett meglepniük az embereket nagy erővel. Ez érthető. Csak egy 8-10 m magasságú masszív árbocot kell elképzelni, amely egy 3 m-nél nagyobb propellertárcsával rendelkező generátorral van felszerelve. Ez nem a legerősebb telepítés. Csak kb. 2 kW.
Az ilyen teljesítményű szélturbinák szervizeléséhez helikoptereket és legfeljebb tíz embert tartalmazó szakembercsoportokat használnak. Egy ilyen erőmű kiszámításához még nagyobb számú előadó vesz részt.
Általánosságban elmondható, hogy ha egy szabványtáblára támaszkodik, amely a szélgenerátor teljesítményének arányát és a propeller lapátok szükséges tartományát mutatja, akkor valami meglepődhet. A táblázat szerint egy 10 méteres szélmalomhoz 2 méteres propeller szükséges.
Egy 500 wattos kivitelhez 14 m átmérőjű csavar szükséges, amely esetben a pengékperem paramétere a számától függ. Minél nagyobb a pengék, annál kisebb a swing.
Ez azonban csak elmélet, mivel a szélsebesség nem haladja meg a 4 m / s-ot. A gyakorlatban mindent meglehetősen más, és a hazai telepítés ereje, ami valójában hosszú ideig működik, soha nem haladta meg az 500 wattot.
Ezért a teljesítmény választása általában 250-500 W tartományba esik, átlagos szélsebessége 6-8 m / s.
Táblázat a szélenergia-rendszer teljesítményének függőségéről a munkacsavar átmérőjével és a lapátok számával. Ezt a táblázatot a számításokhoz lehet használni, de figyelembe véve a 4 m / s-ig terjedő szélsebesség-paraméter (+) alatti összeállítását.
Elméleti helyzetből a szélerőmű teljesítménye a következő képlet szerint történik:
N = p * s * v3/2,
ahol:
- p - a légtömeg sűrűsége;
- S - a propellerlapátok teljes fúvott területe;
- V - légsebesség;
- N - levegőáram.
Mivel N egy olyan paraméter, amely drasztikusan befolyásolja a szélgenerátor teljesítményét, a telepítés tényleges kapacitása közel lesz az N számított értékhez.
Csavarok szélturbinák kiszámítása
A szélmalom tervezésekor általában kétféle csavart használnak:
- lapát - forgatás a vízszintes síkban;
- Savonius rotor, Darier rotor - forgás a függőleges síkban.
A síkban forgó csavarok kialakítása a következő képlettel számítható ki:
Z = L * W / 60 / V
ahol:
- Z - a csavar gyorsasága (kis sebessége);
- L - a körlapok által meghatározott hosszúság mérete;
- W - a csavar sebessége (frekvenciája);
- V - levegőáram.
Ezen képlet alapján könnyen kiszámíthatja a W fordulatszámot - a forgási sebességet.
Ez úgy néz ki, mint egy „Rotor Daria” nevű csavar. A propellernek ez a változata a kis kapacitású és méretű szélturbinák gyártásában hatékony. A csavarszámításnak néhány jellemzője van
A sebesség és a szélsebesség működési aránya megtalálható a hálózaton elérhető táblázatokban. Például két csavar és Z = 5 csavar esetén a következő kapcsolat igaz:
| A kések száma | Gyorsasági fok | Szélsebesség m / s |
| 2 | 5 | 330 |
A szélmalom csavarjának egyik fontos mutatója egy lépés.
Ezt a paramétert a következő képlettel lehet meghatározni:
H = 2πR * tg α,
ahol:
- 2π - állandó (2 * 3,14);
- R - a lapát által leírt sugár;
- tg α - szakaszszög.
A lapátok alakjának és számának megválasztásáról, valamint a gyártásra vonatkozó utasításokról további információk találhatók ezt a cikket.
A szélturbinák generátorainak kiválasztása
A fenti módszerrel kapott csavarsebesség (W) számított értékével már a megfelelő generátort is kiválaszthatja (készítheti).
Például, ha a gyorsasági fok Z = 5, a pengék száma 2, a sebesség 330 fordulat / perc. A szélsebesség 8 m / s. a generátor teljesítménye körülbelül 300 watt.
Generátor szélerőmű "a szakaszban." Az önállóan összeállított otthoni szélenergia-rendszer generátorának egyik lehetséges mintájának példakénti példánya
Ilyen paraméterekkel a modern villamos kerékpárok építéséhez használt motor alkalmas lehet a háztartási szélerőmű generátoraként. A rész hagyományos neve a Kínában gyártott ciklusmotor.
Úgy néz ki, mint egy elektromos ciklusú motor, amelynek alapján javasoljuk egy generátor létrehozását egy otthoni szélmalom számára. A ciklusmotor kialakítása ideális a kis számítások és javítások végrehajtásához. A hatalmuk azonban kicsi
Az elektromos ciklus motor jellemzői a következők:
| paraméter | jelentés |
| Feszültség, V | 24 |
| Teljesítmény W | 250-300 |
| Forgási sebesség, fordulatszám | 200-250 |
| Nyomaték Nm | 25 |
A velomotorok pozitív jellemzője, hogy gyakorlatilag nem kell újratervezni őket. Ezeket konstruktívan alacsony fordulatszámú villamos motorokként fejlesztették ki, és sikeresen használhatóak a szélgenerátorokhoz.
A szélmalom gyártásához használjon autógenerátort vagy gyűjteni mosógép egység.
A töltésvezérlő kiszámítása és kiválasztása
Az akkumulátor töltöttségi szabályozója bármilyen típusú szélerőmű esetében szükséges, beleértve a háztartási szerkezetet.
Ennek a készüléknek a kiszámítása az eszköz elektromos áramkörének kiválasztására csökken, amely megfelel a szélerőmű számított paramétereinek.
Ezek közül az alapvető paraméterek a következők:
- generátor névleges és maximális feszültség;
- maximális generátor teljesítmény;
- maximális akkumulátor-töltési áram;
- az akkumulátor feszültsége;
- környezeti hőmérséklet;
- környezeti nedvességtartalom.
A bemutatott paraméterek alapján töltésvezérlő egység saját kezével vagy a kész eszköz kiválasztásával.
A szélerőmű részeként használt akkumulátor töltő vezérlő. Az eszköz ipari gyártó, amely kiválasztja, hogy a meglévő rendszerrel való pontos összehangolás érdekében csak a műszaki jellemzőket kell alaposan tanulmányozni
Természetesen kívánatos olyan eszközt választani (vagy összeszerelni), amelynek áramköre a gyenge levegőáramlás körülményei között könnyű indítás funkciót biztosít. Üdvözöljük a különböző feszültségű (12, 24, 48 voltos) akkumulátorokkal történő üzemeltetésre tervezett vezérlőt is.
Végül, a vezérlő áramkör kiszámításakor (illesztése) ajánlott, hogy ne felejtsük el az invertervezérlés ilyen funkcióját.
A rendszer elemének kiválasztása
A gyakorlatban különböző típusú elemeket használnak, és szinte mindegyik alkalmas a szélenergia rendszer részeként történő felhasználásra. De konkrét választást kell tennie. A szélturbina-rendszer paramétereitől függően az akkumulátor feszültség, kapacitás, töltési feltételek mellett van kiválasztva.
Az otthoni szélmalmok hagyományos összetevői a klasszikus sav-ólom akkumulátorok. Jó eredményeket mutattak gyakorlati értelemben. Ezen túlmenően az ilyen típusú akkumulátor költsége elfogadhatóbb más típusokhoz képest.
Az ólom-sav akkumulátorok a töltés / kisülés feltételei szempontjából különösen tisztátalanok, de elfogadhatatlan, hogy azokat szabályozó nélküli rendszerbe foglalják.
Akkumulátor ház szélgenerátor. Nem a legjobb választás a vezetékek és tárolási követelmények káoszát figyelembe véve. Ezzel az energiatároló eszközzel nem szükséges a hosszú távú működésre támaszkodni.
Szélgenerátor-készlet jelenlétében professzionálisan végrehajtott töltésvezérlő, teljes körű automatizálási rendszerrel, AGM akkumulátorok használatával vagy hélium.
Mindkét típusú energiatároló eszközt a nagyobb hatékonyság és a hosszú élettartam jellemzi, de magas követelményeket támaszt a töltési feltételek mellett.
Ugyanez vonatkozik az úgynevezett hélium típusú páncélelemekre is. Ezeknek az elemeknek a megválasztása a hazai szélmalom számára jelentősen korlátozott az árral. Ezeknek a drága akkumulátoroknak az élettartama azonban a leghosszabb az összes többi típushoz képest.
Ezeknek az akkumulátoroknak is fontosabb töltési / kisütési ciklus van, de magas minőségű töltő használatára van szükség.
Az otthoni szélmalom inverterének kiszámítása
Azonnali fenntartást kell tennünk: ha egy otthoni energia szélerőmű tervezése egy 12 voltos akkumulátort tartalmaz, nincs értelme egy frekvenciaváltót telepíteni egy ilyen rendszerre.
Átlagosan a háztartások energiafogyasztása legalább 4 kW a legnagyobb terhelésnél. Ebből következik, hogy az ilyen teljesítményű elemek száma legalább 10 darab, előnyösen 24 V feszültség alatt legyen. Ilyen akkumulátoroknál már érdemes invertert telepíteni.
Kis teljesítményű inverter (600 W), amely otthoni kis erőműhöz használható. Az ilyen 220 voltos berendezésekből TV vagy kis hűtőszekrény áll rendelkezésre. A lámpánál a csilláráram nem elég
Azonban mindegyik 24 W-os feszültségű és 10-szeres akkumulátor biztosítására stabilan fenntartott szélmalomra legalább 2-3 kW teljesítmény szükséges. Nyilvánvaló, hogy a háztartások szerény formatervezési mintáira az ilyen hatalom nem húz.
Az inverter teljesítménye azonban a következőképpen számítható ki:
- Összefoglalja az összes fogyasztó erejét.
- Határozza meg a fogyasztás idejét.
- Határozza meg a csúcsterhelést.
Konkrét példánál ez így fog kinézni.
Töltsön be háztartási elektromos készülékeket: világító lámpákat - 3 db. 40 W-os, 120 W-os TV-vevő, kompakt 200 W-os hűtőszekrény. Összefoglaljuk a teljesítményt: 3 * 40 + 120 + 200, és 440 W-ot kapunk a kimeneten.
Határozza meg a fogyasztók erejét egy átlagos 4 órás időtartamra: 440 * 4 = 1760 W. A megszerzett teljesítményérték alapján a fogyasztás ideje alatt logikusnak tűnik egy invertert választani az ilyen eszközök közül, amelynek kimenő teljesítménye 2 kW.
Ebből az értékből kiindulva a szükséges eszköz áram-feszültség jellemzője: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.
A háztartási típusú szélgenerátortól kapott energia reprodukciós és elosztási klasszikus rendszere. Ahhoz azonban, hogy ilyen hosszú távú energiával rendelkező eszközöket biztosítsanak, kellően hatékony telepítésre van szükség (+).
A valóságban a háztartásnak a három ember családjához való terhelése, ahol a háztartási készülékekkel felszerelt teljes felszerelés van, magasabb lesz, mint a példában számított. Általában és a betöltési idővel kapcsolatban a paraméter meghaladja a 4 órát. Ennek megfelelően a szélenergia-inverternek erősebbre van szüksége.
A szélmalom előzetes kiszámítása nemcsak az önszereléshez hasznos. Az optimális paraméterek meghatározásához szükséges szélerőmű kiválasztása.
Következtetések és hasznos videó a témáról
A videóban a forrásadatok elemzése és a képletek alkalmazásának módja látható:
A számított adatokat mindenképpen alkalmazni kell. Akár ipari erőmű, akár hazai körülmények között készült, az egyes csomópontok kiszámítása mindig magában hordozza a készülék maximális hatékonyságát, és ami a legfontosabb, a működési biztonságot.
Az előzetes számítások meghatározzák a projekt megvalósíthatóságát, segítenek megállapítani, hogy milyen költséges vagy gazdaságos a projekt.
Van tapasztalata az ilyen problémák megoldásában? Vagy kérdése van a témával kapcsolatban? Kérjük, ossza meg készségeit a szélgenerátor számításában és tervezésében. Megjegyzéseket és kérdéseket hagyhatsz az alábbi űrlapon.
