Sådan beregnes en vindgenerator: formler + praktisk eksempel på beregning

Alternativ energi modtaget fra vindmøller er af stor interesse i samfundet. Der er mange bekræftelser på dette på niveau med den reelle husholdningspraksis.

Ejere af forstæder ejendom bygger vindmøller med egne hænder og er tilfredse med resultatet, skønt effekten kan være kortvarig. Årsagen - under monteringen blev vindgeneratoren ikke beregnet korrekt.

Enig, jeg vil ikke bruge tid og penge på projektet for at få en ineffektiv installation. Derfor er det vigtigt at forstå, hvordan man beregner vindgeneratoren, og med hvilke parametre man skal vælge vindmøllens vigtigste arbejdsenheder.

Artiklen er viet til løsningen af ​​disse spørgsmål. Den teoretiske del af materialet suppleres med illustrative eksempler og praktiske henstillinger til samling af en vindgenerator.

Beregning af en vindgenerator

Hvor skal man begynde at beregne systemet til reproduktion af elektricitet fra vindenergi? I betragtning af at vi taler om en vindgenerator, forekommer en foreløbig analyse af vindrosen i et bestemt område logisk.

Designparametre såsom vindhastighed og dens karakteristiske retning for et givet område er vigtige designparametre. De bestemmer til en vis grad vindmøllens effektniveau, som vil være opnåeligt.

Det er vanskeligt at forestille sig vindgeneratorer af sådan kraft. Men lignende design findes og fungerer effektivt. Beregninger af sådanne strukturer viser imidlertid en relativt lille effekt sammenlignet med traditionelle energikilder.

Hvad der er bemærkelsesværdigt, er denne proces af langsigtet karakter (mindst 1 måned), hvilket er ganske åbenlyst. Det er umuligt at beregne de mest sandsynlige parametre for vindhastigheden og dens hyppigste retning med en eller to målinger.

Dusinvis af målinger er påkrævet. Ikke desto mindre er denne operation virkelig nødvendig, hvis der er et ønske om at opbygge et effektivt produktivt system.

Sådan beregnes en vindmølleeffekt

Husgeneratorer, især dem, der er lavet med deres egne hænder, har endnu ikke været nødt til at overraske folk med stor styrke. Det er forståeligt. Man må kun forestille sig en massiv mast, 8-10 m høj, udstyret med en generator med et spenn af propelblad på mere end 3 m. Og dette er ikke den mest kraftfulde installation. Kun ca. 2 kW.

Til service af vindmøller med sådan kraft bruges helikoptere og team af specialister, der nummererer op til et dusin mennesker. For at beregne et sådant kraftværk er et endnu større antal kunstnere involveret

Generelt, hvis du er afhængig af en standardtabel, der viser forholdet mellem vindgeneratorens effekt og det krævede spænd for rotorblade, er der intet at overraske. I henhold til tabellen kræves en 10-meters propell til en 10 W-vindmølle.

En skrue med en diameter på 14 m er påkrævet for en konstruktion på 500 watt. Desuden afhænger bladspændingsparameteren af ​​deres antal. Jo flere klinger, jo mindre er omfanget.

Men dette er bare en teori på grund af vindhastigheden, der ikke overstiger 4 m / s. I praksis er alt noget anderledes, og strømmen til indenlandske installationer, der har været i kraft i lang tid, har aldrig oversteget 500 watt.

Derfor er valg af kraft her normalt begrænset til intervallet 250-500 W med en gennemsnitlig vindhastighed på 6-8 m / s.

Tabel over afhængigheden af ​​vindenergisystemets kraft af rotorens diameter og antallet af klinger. Denne tabel kan bruges til beregninger, men under hensyntagen til dens kompilering for en vindhastighedsparameter på op til 4 m / s (+)

Fra et teoretisk synspunkt beregnes et vindkraftcentrales effekt med formlen:

N = p * S * V³/2,

hvor:

• p - massefylde af luftmasser
• S - total blæst område af propelbladene;
• V - luftstrømningshastighed
• N - luftstrømningshastighed.

Da N er en parameter, der dramatisk påvirker vindgeneratorens effekt, vil installationens reelle effekt være tæt på den beregnede værdi af N.

Beregning af vindmølleskruer

Ved konstruktion af en vindmølle bruges normalt to typer skruer:

• vingen - rotation i det vandrette plan;
• Savonius rotor, Daria rotor - rotation i et lodret plan.

Konstruktionen af ​​skruerne med rotation i et hvilket som helst af flyene kan beregnes ved hjælp af formlen:

Z = L * W / 60 / V

hvor:

• Z - skruens hastighed (lav hastighed);
• L - størrelsen på længden beskrevet af cirklens klinger;
• W - omdrejningstal (frekvens) af skruen;
• V - luftstrømningshastighed.

Baseret på denne formel kan man nemt beregne antallet af omdrejninger W - rotationshastigheden.

Dette er designet på skruen kaldet "Daria Rotor". Denne version af propellen anses for effektiv til fremstilling af vindkraftgeneratorer med lille kraft og størrelse. Beregningen af ​​skruen har nogle funktioner

Et arbejdsforhold mellem omdrejninger og vindhastighed kan findes i de tabeller, der er tilgængelige på netværket. For eksempel for en skrue med to klinger og Z = 5 er følgende forhold sandt:

En af de vigtige indikatorer for en vindmølleindretning er et trin.

Denne parameter kan bestemmes ved hjælp af formlen:

H = 2πR * tan α,

hvor:

• 2π - konstant (2 * 3,14);
• R - den af ​​bladet beskrevne radius;
• tg α - snitvinkel.

Yderligere oplysninger om valg af form og antal klinger samt instruktioner til deres fremstilling er angivet i denne artikel.

Valg af generatorer til vindmøller

Med den beregnede værdi af rotorhastigheden (W) opnået ved ovennævnte metode er det allerede muligt at vælge (fremstille) den passende generator.

For eksempel når hastigheden Z = 5 er antallet af knive lig med 2 og en hastighed på 330 o / min. Ved en vindhastighed på 8 m / s. generatorens effekt skal være cirka 300 watt.

Generator af en vindkraftinstallation "i sektion".Et repræsentativt eksempel på en af ​​de mulige design af en generator i et hjemmevindkraftsystem, samlet uafhængigt

Med disse parametre kan motoren, der bruges til konstruktion af moderne elektriske cykler, være et passende valg som generator til et husholdningsvindmøllepark. Det traditionelle navn på delen er en cykelmotor (produktion af Kina).

Det ligner en elektrisk cyklusmotor, på grundlag af hvilken det foreslås at fremstille en generator til en hjemmevindturbin. Cykelmotorens design er ideel til implementering uden praktisk talt ingen beregninger og forbedringer. Deres magt er dog lille

Egenskaberne ved den elektriske cyklusmotor er omtrent som følger:

Et positivt træk ved cykelmotorer er, at de praktisk talt ikke behøver at blive omlagt. De blev konstruktivt udviklet som lavhastighedselektriske motorer og kan med succes bruges til vindgeneratorer.

For at lave en vindmølle kan du Brug bilgenerator eller indsamle vaskemaskineenhed.

Beregning og valg af ladningskontroller

En batteriopladningskontrol kræves til enhver form for vindkraftinstallation, inklusive en husholdningskonstruktion.

Beregningen af ​​denne enhed reduceres til valg af enhedens elektriske kredsløb, hvilket vil svare til de beregnede parametre for vindsystemet.

Af disse parametre er de vigtigste:

• generatorens nominelle og maksimale spænding;
• den maksimale mulige generatoreffekt;
• maksimal mulig batteriopladningsstrøm;
• batterispænding;
• omgivelsestemperatur;
• miljøfugtighedsniveau.

Baseret på de præsenterede parametre, ladestyringsenhed gør det selv eller valg af en færdig enhed.

Batteriopladningskontroller brugt som del af et vindkraftværk. En industriel produktionsenhed, der vælger, hvilken du kun behøver at undersøge de tekniske specifikationer for nøjagtig koordinering med det eksisterende system

Naturligvis er det ønskeligt at vælge (eller samle) en anordning, hvis kredsløb ville tilvejebringe en let startfunktion i strømmen af ​​svage luftstrømme. En controller designet til brug med batterier med forskellige spændinger (12, 24, 48 volt) er også velkommen.

Endelig, når man beregner (vælger) styrekredsløbet, anbefales det ikke at glemme tilstedeværelsen af ​​en sådan funktion som inverteringskontrol.

Valg af batteri til systemet

I praksis bruges forskellige typer batterier, og næsten alle er ret egnede til brug som en del af et vindenergisystem. Men det konkrete valg skal alligevel træffes. Afhængigt af vindmøllesystemets parametre udføres valg af batteri i henhold til spænding, kapacitet, opladningsforhold.

De klassiske komponenter til hjemmevindmøller betragtes som klassiske blysyrebatterier. De viste gode resultater i praktisk forstand. Derudover er prisen på denne type batteri mere acceptabel sammenlignet med andre typer.

Blysyrebatterier er især uhøjtidelige overfor betingelserne for opladning / afladning, men det er uacceptabelt at inkludere dem i systemet uden en controller.

Hvis der er en professionelt lavet ladestyring i vindgeneratorsættet, der har et fuldt automatiseret system, synes det rationelt at bruge AGM eller helium-batterier.

Batteripakke hjemmevindgenerator. Ikke den bedste mulighed i betragtning af kaoset i ledningerne og kravene til opbevaring. Med denne tilstand af energilagring kan man ikke stole på deres langtidseffekt.

Begge typer energilagringsenheder er kendetegnet ved større effektivitet og lang levetid, men de har høje krav til opladningsforhold.

Det samme gælder de såkaldte helium-armerede batterier. Men valget af disse batterier til en husholdningsvindmølle er væsentligt begrænset af prisen. Imidlertid er levetiden for disse dyre batterier den længste i forhold til alle andre typer.

Disse batterier er også kendetegnet ved en mere markant opladnings- / afladningscyklus, men afhængig af brugen af ​​en oplader af høj kvalitet.

Beregning af inverteren til en hjemmevindturbin

Det skal bemærkes med det samme: Hvis designet til en hjemmenergi-vindmølle indeholder et 12 volt-batteri, er det fornuftigt at sætte en inverter på et sådant system fuldstændigt.

I gennemsnit er husholdningens strømforbrug mindst 4 kW ved spidsbelastninger. Derfor konklusionen: antallet af batterier til sådan strøm skal være mindst 10 stk og fortrinsvis under en spænding på 24 volt. For et sådant antal batterier giver det allerede mening at installere en inverter.

For at tilvejebringe fuld energi til 10 batterier med en spænding på 24 W hver og for at opretholde deres ladning stabilt, kræves en vindmølle med en effekt på mindst 2-3 kW. For husholdningens enkle design kan en sådan kraft naturligvis ikke trækkes.

En lille strøminverter (600 W), der kan bruges til en lille strømforsyning til hjemmet. Du kan tænde et tv eller et lille køleskab fra sådant udstyr med en spænding på 220 volt. Der er ikke nok strøm til lamperne i lysekronen

Imidlertid kan invertereffekten beregnes som følger:

1. Resumér alle forbrugers magt.
2. Bestem tid for forbrug.
3. Bestem spidsbelastningen.

For et konkret eksempel vil det se sådan ud.

Lad der være husholdningsapparater som belastning: belysningslamper - 3 stk. 40 W hver, tv-modtager - 120 W, kompakt køleskab 200 W. Vi opsummerer effekten: 3 * 40 + 120 + 200 og vi får 440 watt output.

Vi bestemmer forbrugernes styrke i en gennemsnitlig periode på 4 timer: 440 * 4 = 1760 watt. Baseret på den opnåede effektværdi i henhold til forbrugstidspunktet synes det logisk at vælge en inverter blandt sådanne enheder med en udgangseffekt på 2 kW.

Baseret på denne værdi beregnes den aktuelle enheds strømspændingskarakteristik: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.

Det klassiske skema med reproduktion og distribution af energi modtaget fra en husgenerator vindgenerator. For at give langsigtet energi med et sådant antal enheder er der imidlertid behov for en tilstrækkelig kraftig installation (+)

Faktisk vil belastningen fra husstanden for en familie på tre personer, hvor der er fuldt udstyr til husholdningsapparater, være højere end beregnet i eksemplet. Normalt, med hensyn til belastningstilslutningstid, overstiger parameteren 4 timer, der er taget. Følgelig kræver omformeren af ​​vindkraftsystemet en mere kraftfuld en.

En foreløbig beregning af vindmøllen er ikke kun nyttig for dens uafhængige samling. Det er nødvendigt at bestemme de optimale parametre hvornår vælge en færdig vindgenerator.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Hvordan analysen af ​​kildedataene og hvordan formlerne anvendes præsenteres i videoen:

Det er under alle omstændigheder nødvendigt at bruge de beregnede data. Uanset om det er et industrielt kraftværk eller fremstillet til levevilkår, bærer beregningen af ​​hver knude altid enhedens maksimale effektivitet og vigtigst af alt driftssikkerheden.

Foruddannede beregninger bestemmer projektets gennemførlighed, hjælper med at bestemme, hvor dyre eller økonomiske projektet er.

Har du erfaring med at løse sådanne problemer? Eller har du spørgsmål om emnet? Del dine evner til beregning og design af en vindgenerator. Du kan give kommentarer og stille spørgsmål i nedenstående formular.