Ako vypočítať veterný generátor pomocou vzorcov

Alternatívny zdroj energie z veterných elektrární spôsobuje veľký záujem o spoločnosť. Dôkazom toho je na úrovni skutočnej praxe v domácnosti.

Majitelia prímestských nehnuteľností stavajú veterné mlyny vlastnými rukami a sú s výsledkom spokojní, hoci ich účinok je tiež krátkodobý. Dôvodom je, že počas montáže nebol generátor vetra správne vypočítaný.

Súhlasím, nechcel by som tráviť čas a peniaze na projekt, aby som dosiahol neefektívnu inštaláciu. Preto je dôležité pochopiť, ako urobiť výpočet veterného generátora a podľa akých parametrov zvoliť hlavné pracovné jednotky veterného mlyna.

Článok je venovaný riešeniu týchto problémov. Teoretická časť materiálu je doplnená ilustračnými príkladmi a praktickými odporúčaniami pre montáž veterného generátora.

Výpočet inštalácie veterného generátora

Ako začať počítať systém reprodukcie elektriny z veternej energie? Vzhľadom na to, že hovoríme o veternej elektrárni, predbežná analýza veternej ružice v konkrétnej oblasti sa javí logická.

Takéto konštrukčné parametre ako rýchlosť vetra a jeho charakteristický smer pre dané územie sú dôležitými konštrukčnými parametrami. Do určitej miery určujú úroveň výkonu veterného mlyna, ktorý bude skutočne dosiahnuteľný.

Je pozoruhodné, že tento proces je dlhodobý (najmenej 1 mesiac), čo je celkom zrejmé. Vypočítajte maximálne pravdepodobné parametre rýchlosti vetra a jeho najčastejšie smerovanie nie je možné pri jednom alebo dvoch meraniach.

Bude potrebných niekoľko desiatok meraní. Táto operácia je však nevyhnutná, ak existuje potreba vybudovať efektívny produktívny systém.

Ako vypočítať silu veterného mlyna

Domáce veterné turbíny, najmä tie, ktoré boli vyrobené vlastnými rukami, ešte nemuseli prekvapiť ľudí s vysokou silou. Je to pochopiteľné. Človek si má len predstaviť masívny stožiar s výškou 8-10 m, vybavený generátorom s rozpätím lopatiek vrtúľ viac ako 3 m. Len asi 2 kW.

Všeobecne platí, že ak sa spoliehate na štandardnú tabuľku znázorňujúcu pomer výkonu veterného generátora a požadovaného rozpätia listov vrtule, je tu niečo, na čo sa dá prekvapiť. Podľa tabuľky je pre veterný mlyn 10 W potrebná dvojmetrová vrtuľa.

Pre vyhotovenie s výkonom 500 W je potrebná skrutka s priemerom 14 m. V tomto prípade závisí parameter rozpätia lopatiek od ich počtu. Čím väčšie ostrie, tým menšia je hojdačka.

Ale to je len teória, pretože rýchlosť vetra nepresahuje 4 m / s. V praxi je všetko trochu iné a sila domácej inštalácie, ktorá už dlho funguje, nikdy neprekročila 500 wattov.

Voľba výkonu je preto zvyčajne obmedzená na rozsah 250-500 W s priemernou rýchlosťou vetra 6-8 m / s.

Z teoretickej polohy sa uvažuje výkon veternej elektrárne podľa vzorca:

N = p * s * v³/2,

kde:

• p - hustota vzdušných hmôt;
• S - celková vyfúknutá plocha lopatiek vrtule;
• V - rýchlosť vzduchu;
• N - prietok vzduchu.

Pretože N je parameter, ktorý drasticky ovplyvňuje výkon veterného generátora, skutočná kapacita zariadenia bude blízka vypočítanej hodnote N.

Výpočet skrutiek veterných turbín

Pri navrhovaní veterného mlyna sa zvyčajne používajú dva typy skrutiek:

• veterník - rotácia v horizontálnej rovine;
• Savonius rotor, Darier rotor - rotácia vo vertikálnej rovine.

Konštrukciu skrutiek s rotáciou v ktorejkoľvek rovine možno vypočítať pomocou vzorca:

Z = L * W / 60 / V

kde:

• Z - stupeň rýchlosti (nízka rýchlosť) skrutky;
• L - veľkosť dĺžky opísanej čepeľami kruhu;
• W - rýchlosť (frekvencia) skrutky;
• V - prietok vzduchu.

Na základe tohto vzorca môžete ľahko vypočítať počet otáčok W - rýchlosť otáčania.

Pracovný pomer rýchlosti a rýchlosti vetra nájdete v tabuľkách, ktoré sú k dispozícii v sieti. Napríklad pre skrutku s dvoma lopatkami a Z = 5 platí nasledovný vzťah:

Jedným z dôležitých ukazovateľov skrutky veterného mlyna je aj krok.

Tento parameter možno určiť pomocou vzorca:

H = 2πR * tg a,

kde:

• 2π - konštanta (2 x 3,14);
• R - polomer opísaný čepeľou;
• tg a - uhol rezu.

Ďalšie informácie o výbere tvaru a počtu čepelí, ako aj pokyny na ich výrobu sú uvedené v. \ T tohto článku.

Výber generátorov pre veterné turbíny

S vypočítanou hodnotou rýchlosti skrutky (W), získanej vyššie uvedeným spôsobom, môžete už vybrať (vykonať) príslušný generátor.

Napríklad, ak je stupeň rýchlosti Z = 5, počet lopatiek je 2 a rýchlosť je 330 ot / min. Rýchlosť vetra 8 m / s. výkon generátora by mal byť približne 300 wattov.

S takýmito parametrami môže byť motor, ktorý sa používa pri konštrukcii moderných elektrických bicyklov, vhodnou voľbou ako generátor pre veternú elektráreň pre domácnosť. Tradičný názov časti je cyklický motor (vyrobený v Číne).

Charakteristiky elektromotora sú nasledovné: \ t

Pozitívnym rysom velomotorov je, že prakticky nemusia byť prepracovaní. Boli konštruktívne vyvinuté ako elektromotory s nízkymi otáčkami a môžu byť úspešne použité pre veterné generátory.

Na výrobu veterného mlyna môže používať generátor automobilov alebo zbierať jednotka práčky.

Výpočet a výber regulátora náboja

Regulátor nabitia batérie sa vyžaduje pre veternú elektráreň akéhokoľvek typu, vrátane štruktúry domácnosti.

Výpočet tohto zariadenia je obmedzený na výber elektrického obvodu zariadenia, ktorý by zodpovedal vypočítaným parametrom veterného systému.

Z týchto základných parametrov sú:

• menovité a maximálne napätie generátora;
• maximálny možný výkon generátora;
• maximálny možný prúd nabitia batérie;
• napätie na batérii;
• teplota okolia;
• prostredia.

Na základe predložených parametrov je zostavenie regulátora nabíjania vlastnými rukami alebo výberom hotového zariadenia.

Je samozrejme žiaduce vybrať (alebo zostaviť) zariadenie, ktorého obvod by poskytol funkciu jednoduchého štartu v podmienkach toku slabých prúdov vzduchu. Vítaný je aj regulátor určený na prevádzku s batériami rôznych napätí (12, 24, 48 voltov).

Nakoniec, pri výpočte (prispôsobení) obvodu regulátora sa odporúča nezabudnúť na prítomnosť takejto funkcie ako riadenie meniča.

Výber batérie pre systém

V praxi sa používajú rôzne typy batérií a takmer všetky sú vhodné na použitie ako súčasť veternej elektrárne. Ale aj tak musíte urobiť konkrétnu voľbu. V závislosti od parametrov systému veternej turbíny je batéria zvolená pre napätie, kapacitu, podmienky nabíjania.

Tradičné komponenty pre domáce veterné mlyny sú klasické kyseliny-olovené batérie. V praktickom zmysle ukázali dobré výsledky. Okrem toho, náklady na tento typ batérie sú prijateľnejšie v porovnaní s inými typmi.

Olovené batérie sú obzvlášť nenáročné na podmienky nabíjania / vybíjania, ale je neprijateľné zaradiť ich do systému bez regulátora.

V prítomnosti veterného generátora nastaviť profesionálne vykonaný regulátor nabíjania, s plnohodnotným automatizačným systémom, použitím batérií AGM alebo hélium.

Oba typy zariadení na skladovanie energie sa vyznačujú vyššou účinnosťou a dlhou životnosťou, ale kladú vysoké nároky na podmienky nabíjania.

To isté platí pre takzvané pancierové batérie typu helia. Výber týchto batérií pre domáci veterný mlyn je však výrazne obmedzený cenou. Životnosť týchto drahých batérií je však najdlhšia v porovnaní so všetkými ostatnými typmi.

Tieto batérie sú tiež pridelené výraznejší cyklus nabíjania / vybíjania, ale podliehajú používaniu vysokokvalitnej nabíjačky.

Výpočet meniča pre domáci veterný mlyn

Mali by sme okamžite urobiť rezerváciu: ak návrh veternej inštalácie domácej energie obsahuje jednu batériu 12 voltov, nemá zmysel inštalovať menič na takýto systém.

V priemere je spotreba energie v domácnosti pri špičkových zaťaženiach najmenej 4 kW. Preto je záver: počet batérií pre takýto výkon by mal byť aspoň 10 kusov a výhodne pod napätím 24 voltov. Na taký počet batérií už má zmysel inštalovať menič.

Avšak na zabezpečenie 10 batérií s napätím 24 W na každý a na udržanie ich nabitia bude potrebný veterný mlyn s kapacitou najmenej 2-3 kW. Je zrejmé, že pre domácnosti nenáročných návrhov, že sila nie je ťahať.

Výkon meniča však možno vypočítať nasledovne:

1. Zhrňte silu všetkých spotrebiteľov.
2. Určite čas spotreby.
3. Stanovte maximálne zaťaženie.

Na konkrétnom príklade to bude vyzerať takto.

Nechajte ako náklad domáce elektrické spotrebiče: osvetľovacie lampy - 3 ks. 40 W, TV prijímač 120 W, kompaktná 200 W chladnička. Vypočítame výkon: 3 * 40 + 120 + 200 a na výstupe dostaneme 440 W.

Určite silu spotrebiteľov na priemernú dobu 4 hodín: 440 * 4 = 1760 W. Na základe získanej hodnoty výkonu v čase spotreby sa javí logické vybrať menič z takých zariadení s výstupným výkonom 2 kW.

Na základe tejto hodnoty sa vypočíta prúdová charakteristika požadovaného zariadenia: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.

V skutočnosti bude zaťaženie z domácnosti do rodiny troch ľudí, kde je plnohodnotné zariadenie s domácimi spotrebičmi, vyššie ako v príklade. Zvyčajne a v súvislosti s dobou načítania parameter presiahne 4 hodiny. Podľa toho bude menič veternej energie potrebovať výkonnejší.

Predbežný výpočet veterného mlyna je užitočný nielen pre jeho vlastnú montáž. Na určenie optimálnych parametrov je potrebné a výber veternej turbíny.

Závery a užitočné video na túto tému

Vo videu sa uvádza, ako sa analyzujú zdrojové údaje a ako sa vzorce používajú:

Vypočítané údaje je potrebné použiť v každom prípade. Či už sa jedná o priemyselnú elektráreň alebo vyrobenú pre domáce podmienky, výpočet každého uzla so sebou nesie vždy maximálnu účinnosť zariadenia a predovšetkým prevádzkovú bezpečnosť.

Predbežné výpočty určujú realizovateľnosť projektu, pomáhajú určiť, aká nákladná alebo ekonomická je projekt.

Máte skúsenosti s riešením takýchto problémov? Alebo máte otázky na túto tému? Prosím, podeľte sa o svoje zručnosti pri výpočte a navrhovaní veterného generátora. Môžete zanechať komentáre a klásť otázky v nižšie uvedenom formulári.