Slik beregner du en vindgenerator ved hjelp av formlene

Alternativ energi mottatt fra vindkraftverk gir høy interesse for samfunnet. Bevis på dette på nivået med ekte husstandspraksis florerer.

Eiere av forstads eiendommer bygger vindmøller med egne hender og er fornøyd med resultatet, men effekten er også kortvarig. Årsaken er at under generasjonen ble vindgeneratoren ikke beregnet riktig.

Enig, jeg vil ikke bruke tid og penger på prosjektet, for å få ineffektiv installasjon. Derfor er det viktig å forstå hvordan man lager en beregning av vindgeneratoren, og hvilke parametre som skal velges for vindmøllens viktigste arbeidsenheter.

Artikkelen er viet til å løse disse problemene. Den teoretiske delen av materialet suppleres med illustrerende eksempler og praktiske anbefalinger for å montere en vindgeneratorinstallasjon.

Beregning av vindgeneratorinstallasjon

Hvordan begynner å telle systemet for reproduksjon av elektrisitet fra vindenergi? Gitt at vi snakker om en vindgenerator, virker en foreløpig analyse av vindrosen i et bestemt område logisk.

Slike designparametere som vindhastighet og dens karakteristiske retning for et gitt område er viktige designparametere. De bestemmer til en viss grad kraften på vindmøllen, som virkelig kan oppnås.

Hva er bemerkelsesverdig, denne prosessen er langsiktig (minst 1 måned), noe som er ganske åpenbart. Beregn de maksimale sannsynlige parametrene for vindhastighet og dens hyppigste retning er umulig med en eller to målinger.

Det er nødvendig med dusinvis av målinger. Ikke desto mindre er denne operasjonen virkelig nødvendig hvis det er et ønske om å bygge et effektivt produktivt system.

Slik beregner du vindkraftens kraft

Innenlandske vindturbiner, spesielt de som er laget med egne hender, har ennå ikke hatt å overraske folk med stor kraft. Det er forståelig. Man kan bare forestille seg en massiv mast med en høyde på 8-10 m, utstyrt med en generator med en spenning av propellbladene på mer enn 3 m. Og dette er ikke den kraftigste installasjonen. Bare ca 2 kW.

Generelt, hvis du stole på et standardbord som viser forholdet mellom kraften til vindgeneratoren og det nødvendige spekteret av propellbladene, er det noe å bli overrasket over. Ifølge bordet er det nødvendig med en 2 meter propell for en 10 W vindmølle.

For en 500-watt-design er det nødvendig med en skrue med en diameter på 14 m. I dette tilfellet er parameteren for bladspenningen avhengig av nummeret. Jo større bladene er, jo mindre svinger.

Men dette er bare en teori, på grunn av at vindhastigheten ikke overstiger 4 m / s. I praksis er alt noe annerledes, og kraften til innenlandsk installasjon, som faktisk fungerer lenge, har aldri oversteget 500 watt.

Derfor er valg av kraft her vanligvis begrenset til området 250-500 W med en gjennomsnittlig vindhastighet på 6-8 m / s.

Fra en teoretisk posisjon vurderes kraften til vindkraftverket i henhold til formelen:

N = p * s * v³/2,

der:

• p - tetthet av luftmasser
• S - propellerbladets totale blåstområde
• V - lufthastighet
• N - luftstrømningshastighet

Siden N er en parameter som drastisk påvirker kraften til en vindgenerator, vil den faktiske kapasiteten til installasjonen være nær den beregnede verdien N.

Beregning av skruer vindturbiner

Ved utforming av en vindmølle brukes to typer skruer vanligvis:

• Vane - rotasjon i horisontalplanet;
• Savonius rotor, Darier rotor - rotasjon i vertikalplanet.

Konstruksjonen av skruer med rotasjon i noen av planetene kan beregnes ved å bruke formelen:

Z = L * W / 60 / V

der:

• Z - graden av hastighet (lav hastighet) på skruen;
• L - størrelsen på lengden som beskrives av bladene i en sirkel;
• W - hastighet (frekvens) på skruen;
• V - luftstrømningshastighet

Basert på denne formelen kan du enkelt beregne antall omdreininger W - rotasjonshastigheten.

Et arbeidsforhold av hastighet og vindhastighet finnes i tabellene som er tilgjengelige på nettverket. For eksempel, for en skrue med to kniver og Z = 5, gjelder følgende forhold:

En av de viktige indikatorene på en vindmølleskrue er også et skritt.

Denne parameteren kan bestemmes ved å bruke formelen:

H = 2πR * tg a,

der:

• 2π - konstant (2 * 3,14);
• R - Radien beskrevet av bladet;
• tg α - seksjonsvinkel.

Ytterligere opplysninger om valg av form og antall blad, samt instruksjoner for deres fremstilling, er gitt i denne artikkelen.

Utvalg av generatorer for vindturbiner

Etter å ha beregnet verdi av skruehastigheten (W), oppnådd ved fremgangsmåten ovenfor, kan du allerede velge (lage) tilsvarende generator.

For eksempel når hastighetsgraden er Z = 5, er antall blader 2, og hastigheten er 330 rpm. Med en vindhastighet på 8 m / s. generatorens kraft bør være omtrent 300 watt.

Med slike parametre kan en motor som brukes i konstruksjon av moderne elektriske sykler være et egnet valg som generator for et husholdnings vindkraftverk. Det tradisjonelle navnet på delen er syklusmotoren (laget i Kina).

Egenskaper for en motorsyklusmotor er som følger:

En positiv funksjon av velomotorer er at de praktisk talt ikke trenger å bli omformet. De ble konstruktivt utviklet som elektriske motorer med lave omdreininger og kan med hell brukes til vindgeneratorer.

For produksjon av en vindmølle kan bruk bilgenerator eller samle inn vaskemaskinenhet.

Beregning og valg av ladestyring

Batteriladningsregulatoren er nødvendig for et vindkraftverk av enhver type, inkludert en husholdningsstruktur.

Beregningen av denne enheten reduseres til utvelgelsen av apparatets elektriske krets, noe som tilsvarer de beregnede parametrene til vindsystemet.

Av disse grunnleggende parametrene er:

• generator vurdert og maksimal spenning;
• maksimal mulig generator effekt;
• maksimal batteriladningsstrøm;
• spenning på batteriet;
• omgivelsestemperatur;
• miljøfuktighetsnivå.

Basert på parametrene presentert, er lade kontrollerens montering med egne hender eller valg av den ferdige enheten.

Selvfølgelig er det ønskelig å velge (eller sette sammen) en enhet hvis krets vil gi funksjonen en enkel start under forholdene i strømmen av svake luftstrømmer. En kontroller utformet for bruk med batterier med forskjellige spenninger (12, 24, 48 volt) er også velkommen.

Til slutt, når du beregner (samsvarer) reguleringskretsen, anbefales det ikke å glemme tilstedeværelsen av en slik funksjon som omformerkontrollen.

Valg av batteri for systemet

I praksis brukes ulike typer batterier, og nesten alle er ganske egnet til bruk som en del av et vindkraftanlegg. Men du må gjøre et konkret valg uansett. Avhengig av parametrene til vindturbinesystemet, er batteriet valgt for spenning, kapasitet, ladningsforhold.

Tradisjonelle komponenter for hjemmet vindmøller er de klassiske syre-blybatterier. De viste gode resultater i praktisk forstand. I tillegg er kostnaden for denne typen batteri mer akseptabelt i forhold til andre typer.

Blybatterier er spesielt upretensiøse for ladning / utslipp, men det er uakseptabelt å inkludere dem i et system uten en kontroller.

I nærvær av en vindgenerator sett faglig utført ladestyring, ha et fullverdig automatiseringssystem, bruk av AGM batterier eller helium.

Begge typer energilagringsenheter er preget av større effektivitet og lang levetid, men de stiller høye krav til ladningsforhold.

Det samme gjelder de såkalte helium-typen pansrede batterier. Men valget av disse batteriene for innenlands vindmølle er betydelig begrenset av prisen. Men livet til disse dyre batteriene er lengst i forhold til alle andre typer.

Disse batteriene er også tildelt en mer betydelig ladning / utladning syklus, men gjenstand for bruk av høy kvalitet lader.

Beregning av omformeren for vindmølle hjemme

Vi bør umiddelbart gjøre en reservasjon: Hvis utformingen av en vindkraftinstallasjon for hjemmet inneholder ett batteri på 12 volt, gir det ingen mening å installere en omformer på et slikt system.

I gjennomsnitt er husholdningenes strømforbruk minst 4 kW ved maksimal belastning. Følgelig konklusjonen: Antall batterier for slik kraft bør være minst 10 stykker og fortrinnsvis under en spenning på 24 volt. På et slikt antall batterier er det allerede fornuftig å installere en omformer.

For å gi 10 batterier med en spenning på 24 W per hver og for å opprettholde ladningen stabilt, vil det være nødvendig med en vindmølle med en kapasitet på minst 2-3 kW. Det er åpenbart at slik kraft ikke er å trekke for husholdningens upretensiøse design.

Imidlertid kan omformerens effekt beregnes som følger:

1. Samle opp alle forbrukernes makt.
2. Bestem forbrukstidspunktet.
3. Bestem toppbelastning.

På et konkret eksempel vil det se slik ut.

La som last er det elektriske husholdningsapparater: belysningslykter - 3 stk. 40 W hver, TV-mottaker 120 W, kompakt 200 W kjøleskap. Vi oppsummerer strømmen: 3 * 40 + 120 + 200 og får 440 W på utgangen.

Bestem forbrukernes kraft for en gjennomsnittlig tidsperiode på 4 timer: 440 * 4 = 1760 W. Basert på den oppnådde effektverdien over forbrukstid, virker det logisk å velge en omformer blant slike enheter med en utgangseffekt på 2 kW.

Basert på denne verdien beregnes strømspenningsegenskapen til den nødvendige enheten: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.

I virkeligheten vil lasten fra en husstand til en familie på tre personer, hvor det er et fullt utstyrte utstyr med husholdningsapparater, være høyere enn det som er beregnet i eksemplet. Vanligvis og i forbindelse med lastetiden overskrider parameteren de 4 timene som er tatt. Derfor vil en vindkraftomformer trenge en kraftigere.

Foreløpig beregning av vindmøllen er nyttig ikke bare for selvmontering. For å bestemme de optimale parametrene er nødvendig og velge en vindturbin.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

Hvordan kildedataene analyseres og hvordan formlene brukes, presenteres i videoen:

Det er nødvendig å bruke de beregnede dataene i alle tilfeller. Uansett om det er en industriell kraftverk eller produsert for husholdninger, tar beregningen av hver knute alltid med seg maksimal effektivitet av enheten og, viktigst, driftssikkerhet.

Foreløpige beregninger bestemmer prosjektets gjennomførbarhet, bidrar til å fastslå hvor kostbart eller økonomisk prosjektet viser seg.

Har du erfaring med å løse slike problemer? Eller har du spørsmål om emnet? Vennligst del dine ferdigheter i å beregne og designe en vindgenerator. Du kan legge igjen kommentarer og stille spørsmål i skjemaet nedenfor.