Hur man beräknar en vindgenerator med formlerna

Alternativ energi som tas emot från vindkraftverk medför stort intresse för samhället. Bevis på detta på nivå med verklig hushållspraxis är överflödig.

Ägare av förortsfastigheter bygger väderkvarnar med egna händer och är nöjda med resultatet, även om effekten också är kortlivad. Anledningen är att under aggregatet var vindgeneratorn inte beräknad korrekt.

Enig, jag vill inte spendera tid och pengar på projektet för att få ineffektiv installation. Därför är det viktigt att förstå hur man gör en beräkning av vindgenerern, och vilka parametrar som ska välja vindkraftverkets huvudverk.

Artikeln är avsedd att lösa dessa problem. Den teoretiska delen av materialet kompletteras med illustrativa exempel och praktiska rekommendationer för montering av en vindgeneratorinstallation.

Beräkning av vindgeneratorinstallation

Hur börjar man räkna med systemet för reproduktion av el från vindenergi? Med tanke på att vi pratar om en vindgenerator, verkar en preliminär analys av vindrosen i ett visst område logiskt.

Sådana konstruktionsparametrar som vindhastighet och dess karakteristiska riktning för ett visst område är viktiga designparametrar. De bestämmer i viss utsträckning vindkraftverkets effektnivå, vilket verkligen kan uppnås.

Vad är anmärkningsvärt, denna process är långsiktig (minst 1 månad), vilket är ganska uppenbart. Beräkna de maximala sannolika parametrarna för vindhastighet och dess mest frekventa riktning är omöjligt med en eller två mätningar.

Dussintals mätningar kommer att krävas. Ändå är denna operation verkligen nödvändig om det finns en önskan att bygga ett effektivt produktivt system.

Hur man beräknar vindkraftens kraft

Inomhus vindkraftverk, särskilt de som tillverkas med egna händer, har ännu inte behövt överraska människor med hög effekt. Det är förståeligt. Man kan bara föreställa sig en massiv mast med en höjd av 8-10 m, utrustad med en generator med en spänning på propellerbladet på mer än 3 m. Och det här är inte den mest kraftfulla installationen. Endast ca 2 kW.

I allmänhet, om du lita på en standard tabell som visar förhållandet mellan vindkraftgeneratorens kraft och det nödvändiga spännviddet för propellerbladet, finns det något att bli förvånad över. Enligt bordet krävs en 2-meters propell för en 10 W väderkvarn.

För en 500-watt-konstruktion krävs en skruv med en diameter på 14 m. I detta fall beror parametern på bladspänningen på deras antal. Ju större bladen är desto mindre är gungan.

Men det här är bara en teori på grund av vindhastigheten som inte överstiger 4 m / s. I praktiken är allt något annorlunda, och kraften i den inhemska installationen, som faktiskt fungerar under en längre tid, har aldrig överskridit 500 watt.

Därför är valet av kraft här vanligtvis begränsat till intervallet 250-500 W med en genomsnittlig vindhastighet på 6-8 m / s.

Från en teoretisk position beaktas vindkraftverkets kraft enligt följande formel:

N = p * s * v³/2,

där:

• p - luftmassans täthet
• S - propellerbladets totala blåst område
• V lufthastighet
• N - luftflödeshastighet

Eftersom N är en parameter som drastiskt påverkar kraften hos en vindgenerator, kommer den faktiska kapaciteten hos installationen att vara nära det beräknade värdet N.

Beräkning av skruvar vindkraftverk

Vid konstruktion av en väderkvarn används vanligen två typer av skruvar:

• skovel - rotation i horisontalplanet
• Savonius rotor, Darier rotor - rotation i vertikalplanet

Konstruktionen av skruvar med rotation i någon av planen kan beräknas med hjälp av formeln:

Z = L * W / 60 / V

där:

• Z - Snabbhetens hastighet (låg hastighet) på skruven.
• L - storleken på längden som beskrivs av en cirkels blad
• W - skruvens hastighet (frekvens)
• V - luftflödeshastighet

Baserat på denna formel kan du enkelt beräkna antalet varv W - rotationshastigheten.

Ett arbetsförhållande av hastighet och vindhastighet finns i tabellerna som finns tillgängliga på nätverket. Till exempel gäller för en skruv med två blad och Z = 5 följande förhållande:

En av de viktiga indikatorerna på en vindmills skruv är också ett steg.

Denna parameter kan bestämmas med hjälp av formeln:

H = 2πR * tg a,

där:

• 2π - konstant (2 * 3,14);
• R - Radien som beskrivs av bladet
• tg α - sektionsvinkel

Ytterligare information om valet av form och antal blad, samt instruktioner för tillverkningen finns i den här artikeln.

Val av generatorer för vindkraftverk

Med det beräknade värdet på skruvhastigheten (W), som erhållits med ovanstående metod, kan du redan välja (göra) motsvarande generator.

Till exempel, när graden av snabbhet är Z = 5, är antalet blad 2 och hastigheten 330 rpm. Med en vindhastighet på 8 m / s. generatorens effekt bör vara ca 300 watt.

Med sådana parametrar kan en motor som används vid konstruktion av moderna elektriska cyklar vara ett lämpligt val som generator för ett hushålls vindkraftverk. Det traditionella namnet på delen är cykelmotorn (tillverkad i Kina).

Egenskaper hos en elektrisk cykelmotor är som följer:

En positiv egenskap hos velomotorer är att de praktiskt taget inte behöver redone. De konstruerades konstruktivt som elmotorer med låga varvtal och kan med framgång användas för vindgeneratorer.

För tillverkning av en väderkvarn använd bilgenerator eller samla in tvättmaskinenhet.

Beräkning och val av laddningsregulator

Batteriladdningsreglaget krävs för ett vindkraftverk av vilken typ som helst, inklusive en hushållsstruktur.

Beräkningen av denna anordning reduceras till valet av enhetens elektriska krets, vilket skulle motsvara de beräknade parametrarna för vindsystemet.

Av dessa grundläggande parametrar är:

• generator märkt och max spänning;
• maximal möjlig generator effekt
• Maximal batteriladdningsström;
• spänning på batteriet;
• omgivningstemperatur;
• miljöfuktighetsnivå.

Baserat på de presenterade parametrarna är laddningskontrollenheten med egna händer eller valet av den färdiga enheten.

Naturligtvis är det önskvärt att välja (eller montera) en anordning vars krets skulle ge funktionen en enkel start under förhållanden för flödet av svaga luftflöden. En styrenhet som är konstruerad för användning med batterier med olika spänningar (12, 24, 48 volt) är också välkommen.

Slutligen, när man beräknar (matchar) styrkretsen, rekommenderas att inte glömma närvaron av en sådan funktion som omriktarens kontroll.

Urval av batteri för systemet

I praktiken används olika typer av batterier och nästan alla är ganska lämpliga för användning som en del av ett vindkraftsystem. Men du måste ändå göra ett konkret val. Beroende på parametrarna för vindturbinsystemet väljes batteriet för spänning, kapacitet, laddningsförhållanden.

Traditionella komponenter för hemma väderkvarnar är de klassiska sura blybatterierna. De visade bra resultat i praktisk mening. Dessutom är kostnaden för denna typ av batteri mer acceptabel jämfört med andra typer.

Blybatterier är särskilt opretentiösa för laddning / urladdning, men det är oacceptabelt att inkludera dem i ett system utan en kontroller.

I närvaro av en vindgenerator sätts professionellt utförd laddningsregulator, ha ett heltäckande automationssystem, användningen av AGM-batterier eller helium.

Båda typerna av energilagringsenheter kännetecknas av ökad effektivitet och lång livslängd, men de ställer höga krav på laddningsförhållanden.

Detsamma gäller för så kallade pansarbatterier av helium-typ. Men valet av dessa batterier för inhemsk väderkvarn är betydligt begränsat av priset. Däremot är livet för dessa dyra batterier det längsta jämfört med alla andra typer.

Dessa batterier tilldelas också en mer signifikant laddning / urladdningscykel, men omfattas av användningen av högkvalitativ laddare.

Beräkning av växelriktaren för hemma väderkvarn

Vi bör omedelbart göra en reservation: om konstruktionen av en vindkraftanläggning för hushåll innehåller ett batteri på 12 volt, är det ingen mening att installera en omformare på ett sådant system.

I genomsnitt är hushållens energiförbrukning minst 4 kW vid högsta belastning. Därför slutsatsen: Antalet batterier för en sådan effekt bör vara minst 10 stycken och företrädesvis under en spänning på 24 volt. På så många batterier är det redan meningsfullt att installera en omformare.

För att ge 10 batterier med en spänning på 24 W per var och en för att bibehålla laddningen stabilt krävs en väderkvarn med en kapacitet på minst 2-3 kW. Självklart är inte sådan makt för hushållets anspråksfulla konstruktioner att dra.

Omriktarens effekt kan dock beräknas enligt följande:

1. Summa upp alla konsumenters makt.
2. Bestäm tid för konsumtion.
3. Bestäm toppbelastningen.

På ett konkret exempel kommer det att se ut så här.

Låt som en belastning det finnas hushållsapparater: belysningslampor - 3 st. 40 W vardera, TV-mottagare 120 W, kompakt 200 W kylskåp. Vi sammanfattar effekten: 3 * 40 + 120 + 200 och får 440 W vid utgången.

Bestäm konsumenternas kraft under en genomsnittlig tidsperiod på 4 timmar: 440 * 4 = 1760 W. Baserat på det erhållna effektvärdet över förbrukningstid, verkar det logiskt att välja en omvandlare bland sådana enheter med en uteffekt på 2 kW.

Baserat på detta värde beräknas nuvarande spänningsegenskap för den önskade enheten: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.

I själva verket kommer lasten från ett hushåll till en familj på tre personer, där det finns en fullfjädrad utrustning med hushållsapparater, att vara högre än vad som beräknats i exemplet. Vanligtvis och i samband med laddningstiden överstiger parametern de 4 timmar som tagits. Följaktligen behöver en vindkraftomriktare en kraftfullare.

Preliminär beräkning av väderkvarnen är användbar inte bara för sin självmontering. Att bestämma de optimala parametrarna är nödvändiga och välja en vindkraftverk.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Hur källdata analyseras och hur formlerna appliceras presenteras i videon:

Det är nödvändigt att använda de beräknade uppgifterna i vilket fall som helst. Oavsett om det är en industriell kraftverk eller tillverkad för hushållsförhållanden, tar beräkningen av varje nod alltid med sig den maximala effektiviteten hos enheten och, viktigast, driftssäkerheten.

Preliminära beräkningar bestämmer projektets genomförbarhet, bidrar till att fastställa hur kostsamt eller ekonomiskt projektet visar sig.

Har du erfarenhet av att lösa sådana problem? Eller har du frågor om ämnet? Vänligen dela dina färdigheter i att beräkna och designa en vindgenerator. Du kan lämna kommentarer och ställa frågor i formuläret nedan.