Kā aprēķināt vēja ģeneratoru, izmantojot formulas

Alternatīva enerģija, kas saņemta no vēja elektrostacijām, rada lielu interesi par sabiedrību. To pierāda reālās mājsaimniecības prakses līmenī.

Priekšpilsētas nekustamā īpašuma īpašnieki vējdzirnavas izveido ar savām rokām un ir apmierināti ar rezultātu, kaut arī efekts ir arī īslaicīgs. Iemesls tam ir tas, ka montāžas laikā vēja ģenerators netika pareizi aprēķināts.

Piekrītu, es nevēlos tērēt laiku un naudu projektam, lai iegūtu neefektīvu instalāciju. Tāpēc ir svarīgi saprast, kā veikt vēja ģeneratora aprēķinu un kādus parametrus izvēlēties vēja ģeneratora galvenās darba vienības.

Raksts veltīts šo jautājumu risināšanai. Materiāla teorētisko daļu papildina ilustratīvi piemēri un praktiski ieteikumi vēja ģeneratoru uzstādīšanai.

Vēja ģeneratoru uzstādīšanas aprēķins

Kā sākt skaitīt elektroenerģijas reproducēšanas sistēmu no vēja enerģijas? Ņemot vērā, ka mēs runājam par vēja ģeneratoru, šķiet, ka loģiska ir sākotnējā vēja pieauguma analīze konkrētā jomā.

Šādi konstrukcijas parametri kā vēja ātrums un tā raksturīgais virziens konkrētajā teritorijā ir svarīgi konstrukcijas parametri. Viņi zināmā mērā nosaka vēja ģeneratora jaudas līmeni, kas būs patiešām sasniedzams.

Tas ir ievērojams, šis process ir ilgstošs (vismaz 1 mēnesis), kas ir diezgan skaidrs. Aprēķiniet vēja ātruma maksimālos iespējamos parametrus un tās biežākais virziens nav iespējams ar vienu vai diviem mērījumiem.

Būs vajadzīgi desmitiem mērījumu. Tomēr šī operācija ir patiešām nepieciešama, ja ir vēlme veidot efektīvu ražošanas sistēmu.

Kā aprēķināt vējdzirnavas jaudu

Iekšzemes vēja turbīnas, īpaši tās, kas izgatavotas ar savām rokām, vēl nav pārsteigušas cilvēkus ar lielu jaudu. Tas ir saprotams. Viens ir tikai iedomāties masveida mastu ar 8-10 m augstumu, kas aprīkots ar ģeneratoru ar dzenskrūves lāpstiņām vairāk nekā 3 m. Un tas nav visspēcīgākais uzstādījums. Tikai apmēram 2 kW.

Kopumā, ja jūs paļaujas uz standarta tabulu, kurā parādīta vēja ģeneratora jaudas un vajadzīgā propellera lāpstiņu attiecība, ir kaut kas pārsteigts. Saskaņā ar tabulu 10 W vējdzirnavām ir vajadzīgs 2 metru propellers.

500 vatu konstrukcijai nepieciešama skrūve ar diametru 14 m, šajā gadījumā asmens asmeņa parametrs ir atkarīgs no to skaita. Jo lielāki asmeņi, jo mazāks ir šūpoles.

Bet tā ir tikai teorija, jo vēja ātrums nepārsniedz 4 m / s. Praksē viss ir nedaudz atšķirīgs, un vietējo iekārtu jauda, ​​kas faktiski darbojas ilgu laiku, nekad nav pārsniegusi 500 vatus.

Tāpēc jaudas izvēle šeit parasti ir robežās no 250-500 W ar vidējo vēja ātrumu 6-8 m / s.

No teorētiskā stāvokļa vēja elektrostacijas jauda tiek ņemta vērā pēc formulas:

N = p * s * v³/2,

kur:

• p - gaisa masu blīvums;
• S - dzenskrūves lāpstiņu kopējā pūstā platība;
• V - gaisa ātrums;
• N - gaisa plūsmas ātrums.

Tā kā N ir parametrs, kas krasi ietekmē vēja ģeneratora jaudu, iekārtas faktiskā jauda būs tuvu aprēķinātajai N vērtībai.

Skrūvju vēja turbīnu aprēķināšana

Projektējot vējdzirnavas, parasti tiek izmantotas divu veidu skrūves:

• spārnotais - rotācija horizontālajā plaknē;
• Savonius rotors, Darier rotors - rotācija vertikālajā plaknē.

Skrūves ar rotāciju jebkurā plaknē var aprēķināt, izmantojot šādu formulu:

Z = L * W / 60 / V

kur:

• Z - skrūves ātruma pakāpe (zems ātrums);
• L - garuma lielumu, ko raksturo apļa asmeņi;
• W - skrūves ātrums (frekvence);
• V - gaisa plūsmas ātrums.

Pamatojoties uz šo formulu, jūs varat viegli aprēķināt apgriezienu skaitu W - rotācijas ātrumu.

Darba ātrumu un vēja ātrumu var atrast tīklā pieejamajās tabulās. Piemēram, skrūvei ar diviem asmeņiem un Z = 5, šādas attiecības ir spēkā:

Arī viens no svarīgākajiem vējdzirnavas skrūves rādītājiem ir solis.

Šo parametru var noteikt, izmantojot formulu:

H = 2πR * tg α,

kur:

• 2π - nemainīgs (2 * 3,14);
• R - lāpstiņa, ko apraksta asmens;
• tg α - sekcijas leņķis.

Papildu informācija par asmeņu formas un skaita izvēli, kā arī norādījumi par to izgatavošanu ir doti šo rakstu.

Vēja turbīnu ģeneratoru izvēle

Ņemot vērā aprēķināto skrūves ātruma (W) vērtību, kas iegūta ar iepriekš minēto metodi, jūs jau varat izvēlēties (izgatavot) atbilstošo ģeneratoru.

Piemēram, ja ātruma pakāpe ir Z = 5, asmeņu skaits ir 2, un ātrums ir 330 apgr./min. Ar vēja ātrumu 8 m / s. ģeneratora jaudai jābūt aptuveni 300 vatiem.

Ar tādiem parametriem mūsdienīgu elektrisko velosipēdu būvniecībā izmantojams motors var būt piemērota izvēle kā mājsaimniecības vēja elektrostacijas ģenerators. Partijas tradicionālais nosaukums ir cikla motors (izgatavots Ķīnā).

Elektriskā cikla motora raksturlielumi ir šādi:

Velomotoru pozitīva iezīme ir tāda, ka tās praktiski nav jāpārveido. Tie tika konstruktīvi attīstīti kā elektromotori ar zemu apgriezienu skaitu un tos var veiksmīgi izmantot vēja ģeneratoriem.

Vējdzirnavu ražošanai izmantot auto ģeneratoru vai savākt veļas mazgājamā mašīna.

Uzlādes kontroliera aprēķināšana un izvēle

Akumulatora uzlādes kontrolieris ir vajadzīgs jebkura veida vēja elektrostacijai, ieskaitot mājsaimniecības struktūru.

Šīs ierīces aprēķins tiek samazināts līdz ierīces elektriskās ķēdes izvēlei, kas atbilstu aprēķinātajiem vēja sistēmas parametriem.

No šiem pamatparametriem ir:

• ģeneratora nominālais un maksimālais spriegums;
• maksimālā iespējamā ģeneratora jauda;
• maksimālā iespējamā akumulatora uzlādes strāva;
• akumulatora spriegums;
• apkārtējās vides temperatūra;
• vides mitruma līmenis.

Pamatojoties uz iesniegtajiem parametriem, ir uzlādes kontrolieris ar savām rokām vai gatavās ierīces izvēli.

Protams, ir vēlams izvēlēties (vai apkopot) ierīci, kuras ķēde nodrošinās vieglas starta funkciju vāju gaisa plūsmu apstākļos. Tiek gaidīts arī regulators, kas paredzēts darbam ar dažādu spriegumu baterijām (12, 24, 48 volti).

Visbeidzot, aprēķinot (saskaņojot) kontrolieru ķēdi, ieteicams neaizmirst par tādas funkcijas kā invertora vadību klātbūtni.

Sistēmas akumulatora izvēle

Praksē tiek izmantoti dažāda veida akumulatori, un gandrīz visi ir diezgan piemēroti lietošanai kā vēja enerģijas sistēmas daļa. Bet jebkurā gadījumā jums ir jāizdara konkrēta izvēle. Atkarībā no vēja turbīnas sistēmas parametriem akumulators ir izvēlēts sprieguma, jaudas, uzlādes apstākļu dēļ.

Tradicionālās mājas vējdzirnavu sastāvdaļas ir klasiskās skābes svina baterijas. Viņi praktiski izrādīja labus rezultātus. Turklāt šāda veida akumulatora izmaksas ir vairāk pieņemamas salīdzinājumā ar citiem veidiem.

Svina-skābes baterijas ir īpaši nepretenciozas uzlādes / izlādes apstākļiem, taču nav pieņemams tos iekļaut sistēmā bez kontroliera.

Vēja ģeneratora klātbūtnē profesionāli izpildīts uzlādes kontrolieris, ar pilnvērtīgu automatizācijas sistēmu, AGM bateriju vai hēlijs.

Abiem enerģijas uzkrāšanas ierīču veidiem ir raksturīga lielāka efektivitāte un ilgs kalpošanas laiks, bet tie rada augstas prasības uzlādes nosacījumiem.

Tas pats attiecas uz tā sauktajiem hēlija tipa bruņu akumulatoriem. Taču šo bateriju izvēle vietējam vējdzirnavam ir ievērojami ierobežota ar cenu. Tomēr šo dārgo bateriju kalpošanas laiks ir garākais salīdzinājumā ar visiem pārējiem veidiem.

Šīm baterijām ir piešķirts arī nozīmīgāks uzlādes / izlādes cikls, bet ir atkarīgs no augstas kvalitātes lādētāja izmantošanas.

Pārveidotāja aprēķins mājas vējdzirnavām

Mums nekavējoties jāveic rezervācija: ja mājas enerģijas vēja uzstādīšanas projektā ir viens 12 voltu akumulators, nav lietderīgi uzstādīt invertoru šādai sistēmai.

Vidēji mājsaimniecību enerģijas patēriņš ir vismaz 4 kW pie maksimālās slodzes. Līdz ar to secinājums: šādu jaudu bateriju skaitam jābūt vismaz 10 gabaliem un, vēlams, ar 24 voltu spriegumu. Šādam akumulatoru skaitam jau ir lietderīgi uzstādīt invertoru.

Tomēr, lai nodrošinātu 10 baterijas, kuru spriegums ir 24 W katram, un lai uzturētu to stabilu, būs nepieciešams vismaz 2-3 kW ietilpīgs vējdzirnavas. Acīmredzot, mājsaimniecību nepretencioziem dizainiem šāda vara nav jāvelk.

Tomēr invertora jaudu var aprēķināt šādi:

1. Apkopojiet visu patērētāju varu.
2. Nosakiet patēriņa laiku.
3. Noteikt maksimālo slodzi.

Konkrētā piemērā tas izskatīsies šādi.

Ļaujiet slodzei izmantot sadzīves elektroierīces: apgaismes lampas - 3 gab. 40 W katrs, TV uztvērējs 120 W, kompakts 200 W ledusskapis. Mēs apkopojam jaudu: 3 * 40 + 120 + 200 un iegūstam 440 W pie izejas.

Noteikt patērētāju jaudu vidēji 4 stundas: 440 * 4 = 1760 W. Pamatojoties uz iegūto jaudas vērtību patēriņa laikā, šķiet loģiski izvēlēties invertoru no šādām ierīcēm ar izejas jaudu 2 kW.

Pamatojoties uz šo vērtību, aprēķina vajadzīgās ierīces strāvas sprieguma raksturlielumu: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.

Patiesībā slodze no mājsaimniecības trīs cilvēku ģimenei, kurā ir pilnvērtīga iekārta ar sadzīves tehniku, būs augstāka par piemērā aprēķināto. Parasti un saistībā ar ielādes laiku parametrs pārsniedz 4 stundas. Attiecīgi vēja enerģijas pārveidotājam būs vajadzīgs jaudīgāks.

Sākotnējais vējdzirnavas aprēķins ir noderīgs ne tikai pašas montāžas vajadzībām. Lai noteiktu optimālos parametrus, ir nepieciešams izvēloties vēja turbīnu.

Secinājumi un noderīgs video par šo tēmu

Kā tiek analizēti avota dati un kā tiek izmantotas formulas:

Jebkurā gadījumā ir jāizmanto aprēķinātie dati. Neatkarīgi no tā, vai tā ir rūpnieciska elektrostacija vai ražota vietējiem apstākļiem, katra mezgla aprēķins vienmēr ietver ierīces maksimālo efektivitāti un, pats galvenais, ekspluatācijas drošību.

Sākotnējie aprēķini nosaka projekta iespējamību, palīdz noteikt, cik dārgs vai ekonomisks projekts izrādās.

Vai ir pieredze šādu problēmu risināšanā? Vai jums ir jautājumi par šo tēmu? Lūdzu, dalieties savās prasmēs vēja ģeneratora aprēķināšanā un projektēšanā. Jūs varat atstāt komentārus un uzdot jautājumus tālāk norādītajā veidlapā.