A szélgenerátor kiszámítása: képletek + a számítás gyakorlati példája

A szélturbinákból származó alternatív energia rendkívül érdekes a társadalomban. Ennek számos megerősítése van a valódi háztartási gyakorlat szintjén.

A külvárosi ingatlantulajdonosok saját kezükben szélmalmokat építnek, és elégedettek az eredménnyel, bár a hatás rövid élettartamú lehet. Ennek oka - az összeszerelés során a szélgenerátort nem számították ki megfelelően.

Egyetértek azzal, hogy nem akarok időt és pénzt költeni a projektre, hogy nem hatékony telepítést szerezzek. Ezért fontos megérteni, hogyan kell kiszámítani a szélgenerátort, és milyen paraméterekkel kell kiválasztani a szélturbina fő munkaegységeit.

A cikk e kérdések megoldására szól. Az anyag elméleti részét szemléltető példák és gyakorlati ajánlások egészítik ki a szélgenerátor felszerelésére.

Szélgenerátor kiszámítása

Hol kezdjem a szélenergia villamosenergia-reprodukciós rendszerének kiszámítását? Tekintettel arra, hogy szélgenerátorról van szó, logikusnak tűnik egy adott területen a szélrózsa előzetes elemzése.

A tervezési paraméterek, például a szélsebesség és az adott területre jellemző iránya fontos tervezési paraméterek. Ezek bizonyos mértékben meghatározzák a szélmalom teljesíthetőségét, amely elérhető lesz.

Nehéz elképzelni ilyen szélerőműveket. De hasonló minták léteznek és hatékonyan működnek. Az ilyen szerkezetek számításai viszonylag kis teljesítményt mutatnak a hagyományos energiaforrásokhoz képest.

Figyelemre méltó, hogy ez a folyamat hosszú távú (legalább 1 hónap), ami nyilvánvaló. Egy vagy két méréssel lehetetlen kiszámítani a szélsebesség legvalószínűbb paramétereit és annak leggyakoribb irányát.

Több tucat mérésre lesz szükség. Ennek ellenére ez a művelet valóban szükséges, ha egy hatékony termelõrendszer felépítésére van szükség.

Hogyan lehet kiszámítani a szélmalom teljesítményét?

A háztartási szélerőműveknek, különösen a saját kezűleg gyártott szélerőműveknek még nem kellett meglepniük az embereket nagy teljesítményű energiával. Érthető. Csak el kell képzelni egy hatalmas, 8-10 m magas árbocot, amelyet egy 3 m-nél nagyobb csavarcsavarral rendelkező generátorral kell felszerelni. És ez nem a legerősebb telepítés. Csak kb. 2 kW.

Az ilyen erősségű szélmalmok kiszolgálására helikoptereket és tucatnyi személyzetből álló szakemberek csoportjait használják. Egy ilyen erőmű kiszámításához még nagyobb számú előadó bevonására kerül sor

Általánosságban elmondható, hogy ha egy szokásos táblára támaszkodik, amely bemutatja a szélgenerátor teljesítményének és a forgórész lapáinak szükséges tartományát, nincs semmi meglepő. A táblázat szerint 10 méteres légcsavarra van szükség egy 10 W-os szélmalomhoz.

Az 500 wattos kivitelhez 14 m átmérőjű csavarra lesz szükség, továbbá a penge span paramétere a számától függ. Minél több penge van, annál kisebb a hatóköre.

De ez csak egy elmélet, mivel a szélsebesség nem haladja meg a 4 m / s-ot. A gyakorlatban minden kissé eltérő, és a hosszú ideje érvényben lévő háztartási létesítmények teljesítménye soha nem haladta meg az 500 wattot.

Ezért az erő választása itt általában 250-500 W tartományba esik, átlagos szélsebességgel 6-8 m / s.

Táblázat a szélenergia-rendszer teljesítményének a forgórész átmérőjétől és a pengék számától való függőségéről. Ez a táblázat felhasználható számításokhoz, de figyelembe véve annak összeállítását akár 4 m / s (+) szélsebesség-paraméterhez

Elméleti szempontból a szélerőmű teljesítményét a következő képlettel kell kiszámítani:

N = p * S * V³/2,

ahol:

• p - a légtömeg sűrűsége;
• S - a légcsavar lapáinak teljes fújt területe;
• V - levegő áramlási sebessége;
• N - levegő áramlási sebessége.

Mivel N olyan paraméter, amely drámai módon befolyásolja a szélgenerátor teljesítményét, a létesítmény valódi teljesítménye megközelíti a N számított értékét.

A szélturbina csavarok kiszámítása

A szélmalom tervezésekor általában kétféle csavart használnak:

• lapát - forgás a vízszintes síkban;
• Savonius rotor, Daria rotor - forgás függőleges síkban.

Az egyik síkban forgó csavarok kialakítását a következő képlettel lehet kiszámítani:

Z = L * W / 60 / V

ahol:

• Z - a csavar sebessége (alacsony fordulatszám);
• L - a hosszúság mérete, amelyet a kör pengéi írnak le;
• W - a csavar fordulatszáma (gyakorisága);
• V - levegő áramlási sebessége.

E képlet alapján könnyen kiszámítható a W fordulatok száma - a fordulatszám.

Ez a "Daria Rotor" nevű csavar terve. A légcsavarnak ez a változata hatékonynak tekinthető kis teljesítményű és méretű szélerőművek gyártásában. A csavar kiszámításához van néhány tulajdonsága

A fordulatok és a szélsebesség munkaarányát a hálózaton elérhető táblázatok tartalmazzák. Például egy két pengével és Z = 5 csavarral a következő kapcsolat igaz:

A szélturbina támaszának egyik fontos mutatója egy lépés.

Ez a paraméter a következő képlet segítségével határozható meg:

H = 2πR * tan α,

ahol:

• 2π - állandó (2 * 3,14);
• R - a penge által leírt sugarat;
• tg α - szakasz szög.

További információk a pengék alakjának és számának megválasztásáról, valamint a gyártásukról szóló útmutatások a ez a cikk.

A szélmalmok generátorainak kiválasztása

A fenti módszerrel kapott csavar fordulatszámának (W) kiszámított értéke alapján már kiválasztható (gyártható) a megfelelő generátor.

Például, amikor a Z = 5 sebesség mértéke megegyezik a 2-es lapátok számával és a 330 fordulat / perc sebességgel. 8 m / s szélsebesség mellett. a generátor teljesítményének kb. 300 wattnak kell lennie.

Szélenergia-generátor "" szakaszban ".Reprezentatív példa az otthoni szélerőmű-rendszerek egyik lehetséges kivitelére, függetlenül összeszerelve

Ezekkel a paraméterekkel a modern elektromos kerékpárok gyártásához használt motor megfelelő választás lehet generátorként háztartási szélerőműparkban. Az alkatrész hagyományos neve egy motorkerékpár (a Kínai Népköztársaság gyártása).

Úgy néz ki, mint egy elektromos motorkerékpár, amelynek alapján generátor készül egy otthoni szélturbina számára. A motorkerékpár kialakítása ideális a kivitelezésre gyakorlatilag számítások és fejlesztések nélkül. Teljesítményük azonban kicsi

Az elektromos motorkerékpár jellemzői nagyjából a következők:

A ciklusmotorok pozitív tulajdonsága, hogy gyakorlatilag nem kell őket újratervezni. Konstruktívan fejlesztették ki kis sebességű villamos motorként, és sikeresen felhasználhatók szélerőművekhez.

Szélmalom készítéséhez tehetsz használjon autógenerátort vagy gyűjteni mosógép egység.

A töltésvezérlő kiszámítása és kiválasztása

Minden típusú szélenergia-berendezésekhez, beleértve a háztartást is, akkumulátor-töltő-vezérlőre van szükség.

Ennek az eszköznek a kiszámítása az eszköz elektromos áramkörének kiválasztására korlátozódik, amely megfelelne a szélerőmű kiszámított paramétereinek.

Ezek közül a főbb a következők:

• a generátor névleges és maximális feszültsége;
• a lehető legnagyobb generátorteljesítmény;
• maximális lehetséges akkumulátor töltési áram;
• akkumulátor feszültsége;
• környezeti hőmérséklet;
• környezeti páratartalom.

A bemutatott paraméterek alapján töltővezérlő szerelvény csináld magad vagy a kész eszköz kiválasztása.

A szélerőmű részeként használt akkumulátor töltésvezérlő. Ipari gyártóberendezés, melynek kiválasztásakor csak akkor kell alaposan tanulmányoznia a műszaki előírásokat, hogy pontosan összehangolható legyen a meglévő rendszerrel

Természetesen kívánatos olyan készüléket kiválasztani (vagy összeszerelni), amelynek áramköre könnyű indítási funkciót biztosítana a gyenge levegőáramlás folyamán. Különböző feszültségű (12, 24, 48 volt) akkumulátorokhoz tervezett vezérlő szintén örvendetes.

Végül, a vezérlőáramkör kiszámításakor (kiválasztásakor) ajánlott, hogy ne felejtsük el az invertervezérlés funkcióját.

A rendszer akkumulátorának kiválasztása

A gyakorlatban különféle típusú elemeket használnak, és szinte mindegyik nagyon alkalmas a szélenergia-rendszer részeként történő felhasználásra. De a konkrét választást egyébként is el kell végezni. A szélmalom rendszer paramétereitől függően az akkumulátort a feszültség, kapacitás, töltési feltételek szerint kell kiválasztani.

Az otthoni szélmalmok klasszikus alkatrészeit klasszikus ólomsav-akkumulátoroknak tekintik. Gyakorlati szempontból jó eredményeket mutattak. Ezen túlmenően az ilyen típusú akkumulátorok költségei elfogadhatóbbak, mint a többi típusnál.

Az ólomsavas akkumulátorok különösen szerények a töltési / kisütési körülményekhez képest, azonban elfogadhatatlan, ha ezeket vezérlő nélkül beillesztik a rendszerbe.

Ha van egy professzionálisan előállított töltővezérlő a szélgenerátorkészletben, amely teljes értékű automatizálási rendszerrel rendelkezik, ésszerűnek tűnik AGM vagy hélium elemek használata.

Akkumulátor csomag szélgenerátor. Nem a legjobb megoldás, tekintettel a vezetékek káoszára és a tárolási követelményekre. Az energiatárolás ilyen állapotában nem számíthatunk hosszú távú hatásukra.

Az energiatároló készülékek mindkét típusát nagyobb hatékonyság és hosszú élettartam jellemzi, de a töltési körülményekre nagy követelmények vonatkoznak.

Ugyanez vonatkozik az úgynevezett hélium-páncélelemekre. Ezeket az akkumulátorokat a háztartási szélmalom számára azonban jelentősen korlátozza az ár. Ezen drága akkumulátorok élettartama azonban a leghosszabb az összes többi típushoz képest.

Ezeket az akkumulátorokat megkülönbözteti egy jelentősebb töltési / kisütési ciklus is, de kiváló minőségű töltő használata esetén.

Az otthoni szélturbina inverterének kiszámítása

Azonnal meg kell jegyezni: ha egy otthoni energiatermelő szélturbina egy 12 voltos akkumulátort tartalmaz, akkor érdemes egy invertert teljesen feltenni egy ilyen rendszerre.

A háztartás energiafogyasztása csúcsterhelésen átlagosan legalább 4 kW. Ennélfogva a következtetés: az ilyen teljesítményű elemeknek legalább 10 darabnak kell lenniük, lehetőleg 24 voltos feszültség alatt. Ilyen számú elemnél már van értelme invertert telepíteni.

Annak érdekében azonban, hogy teljes energiát biztosítson 10 akkumulátornak, amelyek mindegyike 24 W feszültséggel rendelkezik, és a töltés stabil megtartása érdekében, legalább 2-3 kW teljesítményű szélturbinára van szükség. Nyilvánvaló, hogy a háztartási egyszerű minták esetében ilyen erő nem húzható ki.

Egy kicsi teljesítmény-inverter (600 W), amely kicsi otthoni energiaellátáshoz használható. Az ilyen készülékekről 220 V feszültségű televíziót vagy egy kis hűtőszekrényt táplálhat. Nincs elég áram a lámpák számára a csillárban

Az inverter teljesítményét azonban a következőképpen lehet kiszámítani:

1. Összegezze az összes fogyasztó erejét.
2. Határozza meg a fogyasztás idejét.
3. Határozzuk meg a csúcsterhelést.

Konkrét példaként ez így néz ki.

Legyen háztartási készülék teherként: világító lámpák - 3 db. Mindegyik 40 W, televízió-vevő - 120 W, kompakt hűtőszekrény 200 W. Összegezzük a teljesítményt: 3 * 40 + 120 + 200, és 440 watt teljesítményt kapunk.

Meghatározjuk a fogyasztók teljesítményét átlagosan 4 órán keresztül: 440 * 4 = 1760 watt. A fogyasztás ideje szerint elért teljesítményérték alapján logikusnak tűnik egy invertert kiválasztani az ilyen készülékek közül, amelyek kimeneti teljesítménye 2 kW.

Ezen érték alapján kiszámítják a kívánt eszköz áramerősség-jellemzőit: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.

A háztartási szélerőműtől kapott energia klasszikus reprodukciójának és eloszlásának vázlata. Ahhoz azonban, hogy ilyen hosszú számú eszközzel hosszú távon energiát biztosítson, elegendő teljesítményű telepítésre van szükség (+)

Valójában a három ember családjának a háztartása általi terhelése, ahol a háztartási gépekhez teljes felszerelés tartozik, magasabb lesz, mint a példában kiszámított. A terhelési időt tekintve a paraméter általában meghaladja a 4 órát. Ennek megfelelően a szélenergia-rendszer inverterének nagyobb teljesítményűre lesz szüksége.

A szélmalom előzetes számítása nemcsak a független összeszerelés szempontjából hasznos. Meg kell határozni az optimális paramétereket, amikor kész szélgenerátor kiválasztása.

Következtetések és hasznos videó a témáról

A videón bemutatjuk, hogy a forrásadatok elemzése és a képletek hogyan kerülnek alkalmazásra:

A számított adatokat mindenképpen használni kell. Függetlenül attól, hogy ipari erőmű vagy életcélú körülmények között gyártották-e, minden csomópont kiszámítása mindig magában hordozza a készülék maximális hatékonyságát, és ami a legfontosabb - a működés biztonságát.

Az előre elkészített számítások meghatározzák a projekt megvalósíthatóságát, segítenek megállapítani, mennyire költséges vagy gazdaságos a projekt.

Van tapasztalata az ilyen problémák megoldásában? Vagy kérdése van a témával kapcsolatban? Kérjük, ossza meg tudását a szélgenerátor kiszámításában és tervezésében. Az alábbi űrlapon észrevételeket tehet és kérdéseket tehet fel.