Kuinka laskea tuuligeneraattori: kaavat + käytännöllinen esimerkki laskennasta

Tuulivoimaloista saatava vaihtoehtoinen energia on kiinnostavaa yhteiskunnassa. Todellisessa kotitalouskäytännössä tähän on monia vahvistuksia.

Esikaupunkien kiinteistöjen omistajat rakentavat tuulimyllyjä omilla käsillään ja ovat tyytyväisiä tulokseen, vaikka vaikutus voi olla lyhytaikainen. Syy - kokoamisen aikana tuuligeneraattoria ei laskettu oikein.

Olen samaa mieltä, en haluaisi käyttää aikaa ja rahaa projektiin saadakseen tehoton asennuksen. Siksi on tärkeää ymmärtää, kuinka tuuligeneraattori lasketaan ja millä parametreilla tuuliturbiinin päätyöyksiköt valitaan.

Artikkeli on omistettu näiden kysymysten ratkaisuun. Aineiston teoreettista osaa täydentävät havainnollistavat esimerkit ja käytännön suositukset tuuligeneraattorin kokoamiseksi.

Tuulengeneraattorin laskeminen

Mistä aloittaa tuulienergian sähkön uusintajärjestelmän laskeminen? Kun otetaan huomioon, että puhumme tuuligeneraattorista, alustava analyysi tuulen noususta tietyllä alueella näyttää loogiselta.

Suunnitteluparametrit, kuten tuulen nopeus ja sen karakteristinen suunta tietylle alueelle, ovat tärkeitä suunnitteluparametreja. Ne määräävät jossain määrin tuulimyllyn tehotason, joka on saavutettavissa.

On vaikea kuvitella tällaisen tuulen generaattoreita. Mutta samanlaisia ​​malleja on olemassa ja ne toimivat tehokkaasti. Tällaisten rakenteiden laskelmat osoittavat kuitenkin suhteellisen pienen tehon perinteisiin energialähteisiin verrattuna.

On huomionarvoista, että tämä prosessi on luonteeltaan pitkäaikainen (vähintään 1 kuukausi), mikä on aivan ilmeistä. Tuulen nopeuden ja sen yleisimmän suunnan todennäköisimpiä parametreja on mahdotonta laskea yhdellä tai kahdella mittauksella.

Kymmeniä mittauksia vaaditaan. Siitä huolimatta tämä toimenpide on todella välttämätön, jos halutaan rakentaa tehokas tuottava järjestelmä.

Kuinka laskea tuulimyllyn teho

Kotitalouksien tuuligeneraattorit, etenkin omilla käsillä tehdyt, eivät ole vielä joutuneet yllättämään suuritehoisia ihmisiä. Se on ymmärrettävää. On vain kuviteltava massiivinen masto, joka on 8-10 m korkea ja varustettu generaattorilla, jonka potkurin siipien span on yli 3 m. Eikä tämä ole tehokkain asennus. Vain noin 2 kW.

Tällaisen tuulimyllyn palvelemiseen käytetään helikoptereita ja asiantuntijaryhmiä, joiden lukumäärä on jopa tusina. Tällaisen voimalaitoksen laskemiseksi mukana on vielä enemmän esiintyjiä

Yleensä, jos luotat tavanomaiseen taulukkoon, joka näyttää tuulengeneraattorin tehon ja roottorin siipien vaaditun span, ei ole mitään yllättävää. Taulukon mukaan 10 W: n tuulimyllylle tarvitaan 10 metrin potkuri.

500 watin malliin tarvitaan ruuvi, jonka halkaisija on 14 m. Lisäksi terän jännitysparametri riippuu niiden lukumäärästä. Mitä enemmän terää, sitä pienempi laajuus.

Mutta tämä on vain teoria, koska tuulen nopeus ei ylitä 4 m / s. Käytännössä kaikki on hiukan erilaista, ja pitkään olleiden kotitalouksien asennusten teho ei ole koskaan ylittänyt 500 wattia.

Siksi tehon valinta on tässä rajoitettu yleensä alueelle 250-500 W keskimääräisen tuulen nopeuden ollessa 6-8 m / s.

Taulukko tuulienergiajärjestelmän tehon riippuvuudesta roottorin halkaisijasta ja lapojen lukumäärästä. Tätä taulukkoa voidaan käyttää laskelmiin, mutta ottaen huomioon sen kokoonpano tuulen nopeusparametrille, joka on korkeintaan 4 m / s (+)

Teoreettisesta näkökulmasta tuulivoimalan teho lasketaan kaavalla:

N = p * S * V³/2,

missä:

• p - ilmamassajen tiheys;
• S - potkurin siipien kokonaispinta-ala;
• V - ilman virtausnopeus;
• N - ilman virtausnopeus.

Koska N on parametri, joka vaikuttaa dramaattisesti tuuligeneraattorin tehoon, asennuksen todellinen teho on lähellä N: n laskettua arvoa.

Tuulivoimalan ruuvien laskeminen

Tuulimyllyn suunnittelussa käytetään yleensä kahden tyyppisiä ruuveja:

• tuuliviiri - kierto vaakatasossa;
• Savonius-roottori, Daria-roottori - kierto pystytasossa.

Minkä tahansa tason pyörivien ruuvien suunnittelu voidaan laskea kaavalla:

Z = L * L / 60 / V

missä:

• Z - ruuvin nopeusaste (pieni nopeus);
• L - ympyrän siipien kuvaama pituuden koko;
• W - ruuvin pyörimisnopeus (taajuus);
• V - ilman virtausnopeus.

Tämän kaavan perusteella voidaan helposti laskea kierrosten lukumäärä W - pyörimisnopeus.

Tämä on Daria Rotor -nimisen ruuvin malli. Tätä potkurin versiota pidetään tehokkaana pienitehoisten ja pienten tuuligeneraattoreiden valmistuksessa. Ruuvin laskennalla on joitain piirteitä

Kierrosten ja tuulen nopeuden työsuhde löytyy verkossa olevista taulukoista. Esimerkiksi ruuvilla, jossa on kaksi terää ja Z = 5, seuraava suhde on totta:

Myös yksi tuuliturbiinin potkurin tärkeistä indikaattoreista on askel.

Tämä parametri voidaan määrittää kaavalla:

H = 2πR * tan α,

missä:

• 2π - vakio (2 * 3,14);
• R - terän kuvaama säde;
• tg a - leikkauskulma.

Lisätiedot terien muodon ja lukumäärän valinnasta sekä niiden valmistusohjeet on annettu kohdassa tämä artikkeli.

Valinta generaattoreita tuulimyllyille

Yllä olevalla menetelmällä saadun ruuvin kierrosnopeuden (W) lasketun arvon perusteella on jo mahdollista valita (valmistaa) vastaava generaattori.

Esimerkiksi kun nopeuden aste Z = 5, terien lukumäärä on 2 ja nopeus 330 rpm. Tuulen nopeudella 8 m / s. generaattorin tehon tulisi olla noin 300 wattia.

Tuulivoimalaitoksen generaattori "osassa".Edustava esimerkki yhdestä mahdollisesta kodin tuulivoimajärjestelmän generaattorin mallista, joka on koottu itsenäisesti

Näillä parametreilla moottori, jota käytetään nykyaikaisten sähköpolkupyörien rakentamisessa, voi olla sopiva valinta generaattoriksi kotitalouksien tuulipuistoon. Osan perinteinen nimi on pyörämoottori (Kiinan tuotanto).

Se näyttää sähköpyörämoottorilta, jonka perusteella ehdotetaan valmistamaan generaattori kodin tuuliturbiinille. Pyörämoottorin suunnittelu on ihanteellinen toteutettavaksi käytännössä ilman laskelmia ja parannuksia. Heidän voimansa on kuitenkin pieni

Sähkösyklimoottorin ominaisuudet ovat suunnilleen seuraavat:

Pyörämoottorien positiivinen ominaisuus on, että niitä ei käytännössä tarvitse tehdä uudelleen. Niitä kehitettiin rakentavasti pieninopeuksisina sähkömoottoreina ja niitä voidaan menestyksekkäästi käyttää tuulivoimaloissa.

Voit tehdä tuulimyllyn käytä autogeneraattoria tai kerätä pesukone yksikkö.

Latausohjaimen laskenta ja valinta

Akun latausohjainta vaaditaan kaikentyyppisissä tuulivoimalaitoksissa, mukaan lukien kotitalousrakenteet.

Tämän laitteen laskenta pienenee laitteen sähköpiirin valintaan, joka vastaisi tuulijärjestelmän laskettuja parametreja.

Näistä parametreistä tärkeimmät ovat:

• generaattorin nimellis- ja maksimijännite;
• suurin mahdollinen generaattoriteho;
• suurin mahdollinen akun latausvirta;
• akun jännite;
• ympäristön lämpötila;
• ympäristön kosteustaso.

Esitettyjen parametrien perusteella varausohjaimen kokoonpano tee se itse tai valmiin laitteen valinta.

Akun varausohjain, jota käytetään tuulivoimalan osana. Teollinen valmistuslaite, jonka valitsemiseksi sinun on tutkittava vain huolellisesti tekniset eritelmät tarkan yhteensovittamiseksi nykyisen järjestelmän kanssa

Tietenkin on toivottavaa valita (tai koota) laite, jonka piirit tarjoaisivat helpon käynnistystoiminnon heikkojen ilmavirtojen virtauksessa. Eri jännitteillä (12, 24, 48 volttia) käytettävien paristojen kanssa käytettäväksi tarkoitettu ohjain on myös tervetullut.

Lopuksi, laskettaessa (valittaessa) ohjainpiiriä on suositeltavaa olla unohtamatta sellaista toimintoa kuin invertteriohjaus.

Järjestelmän akun valinta

Käytännössä käytetään erityyppisiä akkuja ja melkein kaikki ovat melko sopivia käytettäväksi osana tuulivoimajärjestelmää. Mutta konkreettinen valinta on joka tapauksessa tehtävä. Tuulimyllyjärjestelmän parametreista riippuen akku valitaan jännitteen, kapasiteetin ja latausolosuhteiden mukaan.

Kodin tuulimyllyjen klassisia komponentteja pidetään klassisina lyijyakkuina. He näyttivät hyviä tuloksia käytännössä. Lisäksi tämän tyyppisen akun hinta on hyväksyttävämpi muihin tyyppeihin verrattuna.

Lyijyakut ovat erityisen vaatimattomia lataus / purkuolosuhteisiin nähden, mutta on mahdotonta hyväksyä niiden sisällyttämistä järjestelmään ilman ohjainta.

Jos tuulengeneraattorisarjassa on ammattimaisesti valmistettu latausohjain, jossa on täysimittainen automaatiojärjestelmä, näyttää järkevältä käyttää AGM- tai heliumakkuja.

Akun kotituuletin. Ei paras vaihtoehto, kun otetaan huomioon johtojen kaaos ja säilytysvaatimukset. Tässä energian varastointitilassa ei voida luottaa niiden pitkäaikaiseen vaikutukseen.

Molemmille energiansäästölaitteille on ominaista parempi tehokkuus ja pitkä käyttöikä, mutta niillä on korkeat vaatimukset latausolosuhteille.

Sama pätee ns. Helium-tyyppisiin panssaroituihin akkuihin. Näiden paristojen valintaa kotitaloustuulimyllyyn rajoittaa kuitenkin hinta huomattavasti. Näiden kalliiden paristojen käyttöikä on kuitenkin pisin suhteessa muihin tyyppeihin.

Nämä akut erottuvat myös merkittävämmästä lataus / purkausjaksosta, mutta edellyttäen korkealaatuisen laturin käyttöä.

Kodin tuuliturbiinin invertterin laskeminen

On syytä huomata heti: jos kodin energiatuulivoimalan malli sisältää yhden 12 voltin akun, on järkevää laittaa invertteri tällaiseen järjestelmään kokonaan.

Kotitalouden virrankulutus huippukuormituksilla on keskimäärin vähintään 4 kW. Siksi johtopäätös: Paristojen lukumäärän tällaiselle virralle tulisi olla vähintään 10 kappaletta ja mieluiten alle 24 voltin jännitteellä. Tällaiselle määrälle paristoja on jo järkevää asentaa invertteri.

Kuitenkin, jotta saadaan täysi energia kymmenelle paristolle, joiden kunkin jännite on 24 W, ja niiden varauksen ylläpitämiseksi vakaasti, tarvitaan vähintään 2-3 kW: n tuuliturbiini. Selvää, että kotitalouksien yksinkertaisissa malleissa tällaista virtaa ei voida vetää.

Pieni tehoinvertteri (600 W), jota voidaan käyttää pieneen kodin sähköasennukseen. Tällaisista laitteista, joiden jännite on 220 volttia, voidaan kytkeä televisio tai pieni jääkaappi. Kattokruunuissa ei ole riittävästi virtaa

Vaihtosuuntaajan teho voidaan kuitenkin laskea seuraavasti:

1. Yhteenveto kaikkien kuluttajien voimasta.
2. Määritä kulutusaika.
3. Määritä huippukuorma.

Konkreettiselle esimerkille se näyttää tältä.

Olkoon kodinkoneita kuormana: valaistuslamput - 3 kpl. Jokainen 40 W, televisiovastaanotin - 120 W, kompakti jääkaappi 200 W. Tiivistämme teho: 3 * 40 + 120 + 200 ja saamme 440 wattia tehoa.

Määritämme kuluttajien tehon keskimäärin 4 tunnin ajaksi: 440 * 4 = 1760 wattia. Kulutusajankohtana saadun tehoarvon perusteella vaikuttaa loogiselta valita invertteri sellaisten laitteiden joukosta, joiden lähtöteho on 2 kW.

Tämän arvon perusteella lasketaan vaaditun laitteen virta-jänniteominaisuudet: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.

Kotitaloustyyppisestä tuuligeneraattorista vastaanotetun energian klassinen toisto- ja jakelujärjestelmä. Pitkäaikaisen energian tuottamiseksi sellaisella määrällä laitteita tarvitaan kuitenkin riittävän tehokas asennus (+)

Oikeastaan ​​kolmen hengen perheen kotitalouden kuormitus, jossa on täydet kodinkoneiden varusteet, on suurempi kuin esimerkissä laskettu. Kuormituksen kytkentäaikana parametri ylittää yleensä 4 tuntia. Vastaavasti tuulivoimajärjestelmän vaihtosuuntaaja vaatii tehokkaamman.

Tuulimyllyn alustavasta laskennasta on hyötyä paitsi sen riippumattomalle kokoonpanolle. On tarpeen määrittää optimaaliset parametrit milloin valmiin tuuligeneraattorin valinta.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Kuinka lähdetietojen analyysi ja kaavojen soveltaminen esitetään videossa:

Laskettuja tietoja on joka tapauksessa käytettävä. Olipa kyse teollisuusvoimalaitoksesta vai olosuhteisiin valmistetusta, kunkin solmun laskennassa on aina laitteen maksimaalinen hyötysuhde ja mikä tärkeintä, toiminnan turvallisuus.

Ennalta tehdyt laskelmat määrittelevät hankkeen toteutettavuuden, auttavat selvittämään, kuinka kallis tai taloudellinen projekti on.

Onko sinulla kokemusta tällaisten ongelmien ratkaisemisesta? Vai sinulla on kysyttävää aiheesta? Ole hyvä ja jaa taitosi tuulengeneraattorin laskemiseen ja suunnitteluun. Voit jättää kommentteja ja esittää kysymyksiä alla olevassa muodossa.