Cum se calculează un generator eolian folosind formulele

Energia alternativă primită de la centralele eoliene provoacă un mare interes în societate. Dovada acestui lucru la nivelul practicilor reale ale gospodăriei abundă.

Proprietarii imobilelor suburbane construiesc mori de vânt cu propriile lor mâini și sunt mulțumiți de rezultat, deși efectul este, de asemenea, de scurtă durată. Motivul este că în timpul montării generatorul eolian nu a fost calculat corespunzător.

Sunt de acord, nu aș vrea să cheltuiesc timp și bani pentru proiect, pentru a obține o instalare ineficientă. Prin urmare, este important să înțelegeți cum să efectuați un calcul al generatorului eolian și prin ce parametri să alegeți principalele unități de lucru ale morii de vânt.

Articolul este dedicat rezolvării acestor probleme. Partea teoretică a materialului este completată cu exemple ilustrative și recomandări practice pentru asamblarea unei instalații eoliene.

Conținutul articolului:

  • Calculul instalării eoliene
    • Cum se calculează puterea morii de vânt
    • Calcularea turbinelor eoliene cu șuruburi
    • Selectarea generatoarelor pentru turbine eoliene
    • Calcularea și selectarea controlerului de încărcare
    • Selectarea bateriei pentru sistem
    • Calculul invertorului pentru moara de vant de acasa
  • Concluzii și video util pe această temă

Calculul instalării eoliene

Cum să începem să numărăm sistemul de reproducere a energiei electrice din energia eoliană? Având în vedere că vorbim despre un generator eolian, o analiză preliminară a vântului a crescut într-o anumită zonă pare logică.

Astfel de parametri de proiectare precum viteza vântului și direcția sa caracteristică pentru un anumit teritoriu sunt parametrii de proiectare importanți. Ele determină într-o oarecare măsură nivelul de putere al morii de vânt, care va fi într-adevăr realizabil.

Calculator putere moară de vânt

Turbinele eoliene cu o asemenea putere sunt greu de imaginat. Dar astfel de modele există și funcționează eficient. Cu toate acestea, calculele acestor structuri arată o putere relativ scăzută în comparație cu sursele tradiționale de energie.

Ceea ce este remarcabil, acest proces este pe termen lung (cel puțin o lună), ceea ce este destul de evident. Calculați parametrii maximi probabili ai vitezei vântului și direcția cea mai frecventă este imposibilă cu una sau două măsurători.

Sunt necesare zeci de măsurători. Cu toate acestea, această operațiune este cu adevărat necesară dacă există dorința de a construi un sistem eficient de producție.

Cum se calculează puterea morii de vânt

Turbinele eoliene interne, în special cele realizate cu mâinile lor, nu au trebuit încă să surprindă oamenii cu putere mare. Este de înțeles. Trebuie să ne imaginăm doar un catarg masiv cu o înălțime de 8-10 m, echipat cu un generator cu o paletă de lame de elice mai mare de 3 m. Și aceasta nu este cea mai puternică instalare. Numai aproximativ 2 kW.

Puternic generatorul eolian industrial

Pentru service turbine eoliene de astfel de putere, elicoptere și echipe de specialiști, care numără până la zece persoane, sunt utilizate. Pentru a calcula o astfel de centrală, este implicat un număr și mai mare de artiști.

În general, dacă vă bazați pe o masă standard care arată raportul dintre puterea generatorului eolian și durata necesară a lamelor elicei, este ceva de surprins. Conform tabelului, pentru o moară eoliană de 10 W este necesar un elice de 2 metri.

Pentru un design de 500 de wați este necesar un șurub cu diametrul de 14 m. În acest caz, parametrul intervalului lamei depinde de numărul acestora. Cu cât sunt mai mari lamele, cu atât leagănul este mai mic.

Dar aceasta este doar o teorie, datorită vitezei vântului care nu depășește 4 m / s. În practică, totul este oarecum diferit, iar puterea instalării interne, care de fapt funcționează mult timp, nu a depășit niciodată 500 de wați.

Prin urmare, alegerea puterii aici este de obicei limitată la domeniul de 250-500 W cu o viteză medie a vântului de 6-8 m / s.

Tabel pentru calculul morilor eoliene

Tabelul dependenței puterii sistemului de energie eoliană de diametrul șurubului de lucru și numărul de lame. Acest tabel poate fi folosit pentru calcule, dar ținând seama de compilația sa la parametrul de viteză a vântului până la 4 m / s (+)

Din poziția teoretică, puterea centralei eoliene este considerată conform formulei:

N = p * s * v3/2,

în cazul în care:

  • p - densitatea masei de aer;
  • S - suprafața totală suflată a lamelor elicei;
  • V - viteza aerului;
  • N - debitul de aer.

Deoarece N este un parametru care afectează drastic puterea unui generator eolian, capacitatea reală a instalației va fi apropiată de valoarea calculată N.

Calcularea turbinelor eoliene cu șuruburi

Când se proiectează o moară de vânt, se folosesc de obicei două tipuri de șuruburi:

  • giruetă - rotația în plan orizontal;
  • Rotorul Savonius, rotorul Darier - rotație în plan vertical.

Proiectarea șuruburilor cu rotație în oricare dintre planuri poate fi calculată folosind formula:

Z = L * W / 60 / V

în cazul în care:

  • Z - gradul de rapiditate (viteza redusă) a șurubului;
  • L - mărimea lungimii descrisă de lamele unui cerc;
  • W - viteza (frecvența) șurubului;
  • V - debitul de aer.

Pe baza acestei formule, puteți calcula cu ușurință numărul de rotații W - viteza de rotație.

Datorita rotorului clasic Daria

Acest lucru arată ca un design cu șurub numit "Rotor Daria". Această versiune a elicei este considerată eficientă în fabricarea turbinelor eoliene de capacitate mică și mărime. Calcularea șuruburilor are câteva caracteristici

Un raport de lucru al vitezei și al vitezei vântului poate fi găsit în tabelele disponibile în rețea. De exemplu, pentru un șurub cu două lame și Z = 5, următoarea relație este valabilă:

Număr de lame Gradul de rapiditate Viteza vântului m / s
2 5 330

De asemenea, unul dintre indicatorii importanți ai șuruburilor unui eolian este un pas.

Acest parametru poate fi determinat prin utilizarea formulei:

H = 2πR * tg α,

în cazul în care:

  • - constantă (2 * 3,14);
  • R - raza descrisă de lamă;
  • tg α - unghiul secțiunii.

Informații suplimentare privind alegerea formei și numărului de lame, precum și instrucțiunile de fabricare a acestora sunt date în acest articol.

Selectarea generatoarelor pentru turbine eoliene

Având valoarea calculată a vitezei șurubului (W), obținută prin metoda de mai sus, puteți selecta deja (realiza) generatorul corespunzător.

De exemplu, atunci când gradul de rapiditate este Z = 5, numărul de lame este de 2, iar viteza este de 330 rpm. Cu o viteză a vântului de 8 m / s. puterea generatorului ar trebui să fie de aproximativ 300 de wați.

Generatoare de turbine eoliene

Generatoare de energie eoliană "în secțiune." O copie exemplară a unuia dintre posibilele proiecte ale unui generator al unei centrale eoliene de origine asamblate independent

Cu astfel de parametri, un motor care este utilizat în construcția bicicletelor electrice moderne poate fi o alegere potrivită ca generator pentru o centrală eoliană de uz casnic. Numele tradițional al piesei este motorul cu ciclu (fabricat în China).

Velomotor pentru generatorul eolian

Arată ca un motor cu ciclu electric, pe baza căruia se propune să se facă un generator pentru o moară de vară la domiciliu. Proiectarea motorului cu ciclu este ideală pentru implementare, cu mici sau fără calcule și îmbunătățiri. Cu toate acestea, puterea lor este mică

Caracteristicile unui motor cu ciclu electric sunt următoarele:

parametru sens
Tensiune, V 24
Puterea W 250-300
Viteza de rotație, rpm 200-250
Momentul de torsiune Nm 25

O caracteristică pozitivă a velomotorilor este că practic nu trebuie să fie redesenate. Ele au fost construite ca motoare electrice cu turații reduse și pot fi utilizate cu succes pentru generatoarele eoliene.

Pentru fabricarea unei cutii de vânt utilizați generatorul de mașini sau colecta mașină de spălat.

Calcularea și selectarea controlerului de încărcare

Regulatorul de încărcare a bateriei este necesar pentru o centrală eoliană de orice tip, inclusiv o structură de uz casnic.

Calculul acestui dispozitiv este redus la alegerea circuitului electric al dispozitivului, care ar corespunde parametrilor calculați ai sistemului eolian.

Dintre acești parametri de bază sunt:

  • generator nominal și tensiune maximă;
  • puterea maximă posibilă a generatorului;
  • încărcarea maximă posibilă a bateriei;
  • tensiune pe baterie;
  • temperatura ambiantă;
  • nivelul de umiditate a mediului.

Pe baza parametrilor prezentați, este ansamblul controllerului de încărcare cu propriile mâini sau selectarea dispozitivului finit.

Selecția regulatorului de vânt

Controler de încărcare a bateriilor utilizat ca parte a unei centrale eoliene. Dispozitivul este un producător industrial, alegerea pe care trebuie doar să studiați cu atenție caracteristicile tehnice pentru o coordonare precisă cu sistemul existent

Desigur, este de dorit să selectați (sau să asamblați) un dispozitiv al cărui circuit ar asigura funcția de pornire ușoară în condițiile fluxului de debite slabe de aer. Un controler proiectat pentru funcționarea cu baterii de diferite tensiuni (12, 24, 48 volți) este, de asemenea, binevenit.

În cele din urmă, atunci când se calculează (potrivesc) circuitul controlerului, se recomandă să nu uitați de prezența unei astfel de funcții ca controlul invertorului.

Selectarea bateriei pentru sistem

În practică, sunt utilizate diferite tipuri de baterii și aproape toate sunt adecvate pentru utilizare ca parte a unui sistem de energie eoliană. Dar, oricum, trebuie să faceți o alegere concretă. În funcție de parametrii sistemului de turbină eoliană, bateria este selectată pentru tensiune, capacitate, condiții de încărcare.

Componentele tradiționale pentru morile de vânt de uz casnic sunt bateriile clasice cu acid acid. Ei au arătat rezultate bune într-un sens practic. În plus, costul acestui tip de baterie este mai acceptabil în comparație cu alte tipuri.

Plăcile cu plumb-acid sunt deosebit de impenetabile în ceea ce privește condițiile de încărcare / descărcare, însă este inacceptabil să le includem într-un sistem fără controler.

Baterii cu turbină eoliană

Generator de energie eoliană acasă. Nu este cea mai bună opțiune de operare, având în vedere haosul firelor și cerințele de stocare. Cu această stare a dispozitivelor de stocare a energiei, nu este necesar să se bazeze pe acțiunea lor pe termen lung.

În prezența unui generator de energie eoliană, având un sistem complet de automatizare, utilizarea bateriilor AGM sau heliu.

Ambele tipuri de dispozitive de stocare a energiei se caracterizează printr-o eficiență sporită și o durată lungă de viață, dar plasează cerințe înalte privind condițiile de încărcare.

Același lucru se aplică și așa-numitele baterii blindate de tip heliu. Dar alegerea acestor baterii pentru moara de epurare domestice este semnificativ limitata de pret. Cu toate acestea, durata de viață a acestor baterii scumpe este cea mai lungă în comparație cu toate celelalte tipuri.

Aceste baterii au de asemenea alocat un ciclu de încărcare / descărcare mai semnificativ, dar sunt supuse utilizării încărcătorului de înaltă calitate.

Calculul invertorului pentru moara de vant de acasa

Ar trebui să facem imediat o rezervare: dacă proiectarea unei instalații eoliene la domiciliu conține o baterie de 12 volți, nu are sens să instalați un invertor pe un astfel de sistem.

În medie, consumul de energie casnic este de cel puțin 4 kW la sarcini de vârf. Prin urmare, concluzia: numărul de baterii pentru o astfel de putere ar trebui să fie de cel puțin 10 bucăți și, de preferință, sub o tensiune de 24 volți. La un astfel de număr de baterii, este deja logic să instalați un invertor.

Invertor de acasă generator de eolian

Invertor de putere mică (600 W), care poate fi utilizat pentru centrale electrice mici de uz casnic. Este posibil să alimentați un televizor sau un mic frigider de la un astfel de echipament de 220 volți. Pe lampa în candela curentul nu este suficient

Cu toate acestea, pentru a furniza 10 baterii cu o tensiune de 24 W pe fiecare și pentru a-și menține sarcina stabilă, va fi necesară o moară de vânt cu o capacitate de cel puțin 2-3 kW. Evident, pentru design-uri casnice modest, astfel de putere nu este de a trage.

Cu toate acestea, puterea invertorului poate fi calculată după cum urmează:

  1. Sintetizați puterea tuturor consumatorilor.
  2. Determinați timpul de consum.
  3. Determinați sarcina maximă.

Pe un exemplu concret, acesta va arăta astfel.

Lăsați ca încărcătură aparatele electrice de uz casnic: lămpi de iluminat - 3 buc. 40 W fiecare, receptor TV 120 W, frigider compact de 200 W. Summarăm puterea: 3 * 40 + 120 + 200 și obțineți 440 W la ieșire.

Determinați puterea consumatorilor pentru o perioadă medie de 4 ore: 440 * 4 = 1760 W. Pe baza valorii puterii obținute în timpul consumului, pare logic să alegeți un convertizor din rândul acestor dispozitive cu o putere de ieșire de 2 kW.

Pe baza acestei valori, se calculează caracteristica de tensiune curentă a dispozitivului necesar: 2000 * 0.6 = 1200 V / A.

Consumul de energie în mori de vânt

Schema clasică de reproducere și distribuție a energiei primite de la un generator eolian de tip casnic. Cu toate acestea, pentru a furniza un astfel de număr de dispozitive cu energie pe termen lung, este necesară o instalare suficient de puternică (+).

În realitate, încărcătura dintr-o gospodărie într-o familie de trei persoane, unde există un echipament complet cu aparate de uz casnic, va fi mai mare decât cea calculată în exemplul respectiv. De obicei și în legătură cu timpul de încărcare, parametrul depășește cele 4 ore luate. În consecință, un invertor de energie eoliană va avea nevoie de unul mai puternic.

Calculul preliminar al morii eoliene este util nu numai pentru auto-asamblare. Pentru a determina parametrii optimi este necesar și alegerea unei turbine eoliene.

Concluzii și video util pe această temă

Cum se analizează datele sursă și modul în care sunt aplicate formulele sunt prezentate în videoclip:

Este necesar să utilizați datele calculate în orice caz. Fie că este vorba de o centrală industrială, fie că este fabricată pentru condiții interne, calculul fiecărui nod poartă întotdeauna cu ea eficiența maximă a dispozitivului și, cel mai important, siguranța operațională.

Calculele preliminare determină fezabilitatea proiectului, ajută la stabilirea costurilor costisitoare sau economice ale proiectului.

Aveți experiență în rezolvarea unor astfel de probleme? Sau aveți întrebări pe această temă? Împărtășește-ți abilitățile în calcularea și proiectarea unui generator eolian. Puteți lăsa comentarii și puteți pune întrebări în formularul de mai jos.

Turbinele eoliene cu mâinile lor din mașina de spălat: instrucțiuni de asamblare moară de vânt

Turbinele eoliene cu mâinile lor din mașina de spălat: instrucțiuni de asamblare moară de vântTurbine Eoliene

Electricitate - o resursă scumpă, și siguranța mediului în dubiu, deoarece pentru a genera electricitate folosind hidrocarburi. Aceasta epuizeaza resursele minerale și otrăvirea mediului înconjurăt...

Citeste Mai Mult