Kā aprēķināt vēja ģeneratoru: formulas + praktisks aprēķina piemērs

Alternatīvā enerģija, ko saņem no vēja turbīnām, rada lielu interesi sabiedrībā. Reālās sadzīves prakses līmenī tam ir daudz apstiprinājumu.

Piepilsētas nekustamā īpašuma īpašnieki ar savām rokām būvē vējdzirnavas un ir apmierināti ar rezultātu, kaut arī efekts var būt īslaicīgs. Iemesls - montāžas laikā vēja ģenerators nebija pareizi aprēķināts.

Piekrītu, es negribētu tērēt laiku un naudu projektam, lai iegūtu neefektīvu instalāciju. Tāpēc ir svarīgi saprast, kā aprēķināt vēja ģeneratoru un pēc kādiem parametriem izvēlēties vēja turbīnas galvenās darba vienības.

Raksts ir veltīts šo jautājumu risināšanai. Materiāla teorētiskā daļa ir papildināta ar ilustratīviem piemēriem un praktiskiem ieteikumiem vēja ģeneratora montāžai.

Vēja ģeneratora aprēķins

Kur sākt aprēķināt elektroenerģijas reproducēšanas sistēmu no vēja enerģijas? Ņemot vērā, ka mēs runājam par vēja ģeneratoru, sākotnēja vēja rozes analīze noteiktā apgabalā šķiet loģiska.

Svarīgi projektēšanas parametri ir tādi projektēšanas parametri kā vēja ātrums un tam raksturīgais virziens noteiktā teritorijā. Tie zināmā mērā nosaka vējdzirnavu jaudas līmeni, kas būs sasniedzams.

Ir grūti iedomāties šādas enerģijas vēja ģeneratorus. Bet līdzīgi dizaini pastāv un darbojas efektīvi. Tomēr šādu struktūru aprēķini parāda salīdzinoši nelielu jaudu salīdzinājumā ar tradicionālajiem enerģijas avotiem.

Kas ir ievērības cienīgs, šim procesam ir ilgtermiņa raksturs (vismaz 1 mēnesis), kas ir diezgan acīmredzams. Ar vienu vai diviem mērījumiem nav iespējams aprēķināt visticamākos vēja ātruma parametrus un tā biežāko virzienu.

Būs jāveic desmitiem mērījumu. Neskatoties uz to, šī operācija patiešām ir nepieciešama, ja ir vēlme izveidot efektīvu produktīvu sistēmu.

Kā aprēķināt vējdzirnavu jaudu

Mājsaimniecības vēja ģeneratoriem, it īpaši tiem, kas izgatavoti ar savām rokām, vēl nav nācies pārsteigt cilvēkus ar lielu jaudu. Tas ir saprotams. Atliek tikai iedomāties masīvu mastu 8-10 m augstumā, kas aprīkots ar ģeneratoru, kura dzenskrūves lāpstiņu spriegums pārsniedz 3 m. Un šī nav visspēcīgākā instalācija. Tikai aptuveni 2 kW.

Lai apkalpotu šādas jaudas vējdzirnavas, tiek izmantoti helikopteri un speciālistu komandas, kuru skaits ir līdz ducim cilvēku. Lai aprēķinātu šādu spēkstaciju, ir iesaistīts vēl lielāks izpildītāju skaits

Kopumā, ja paļaujaties uz standarta tabulu, kurā parādīta vēja ģeneratora jaudas un vajadzīgā rotora lāpstiņu attiecība, nav par ko pārsteigt. Saskaņā ar tabulu 10 W vējdzirnavām ir nepieciešams 10 metru dzenskrūve.

500 vatu konstrukcijai būs nepieciešama skrūve ar diametru 14 m, turklāt asmeņu laiduma parametrs ir atkarīgs no to skaita. Jo vairāk asmeņu, jo mazāka darbības joma.

Bet tā ir tikai teorija, jo vēja ātrums nepārsniedz 4 m / s. Praksē viss ir nedaudz savādāk, un jau sen darbojošos sadzīves instalāciju jauda nekad nav pārsniegusi 500 vatus.

Tāpēc jaudas izvēle šeit parasti ir ierobežota ar diapazonu 250-500 W ar vidējo vēja ātrumu 6-8 m / s.

Tabula par vēja enerģijas sistēmas jaudas atkarību no rotora diametra un asmeņu skaita. Šo tabulu var izmantot aprēķiniem, bet, ņemot vērā tās apkopojumu vēja ātruma parametram līdz 4 m / s (+)

No teorētiskā viedokļa vēja elektrostacijas jaudu aprēķina pēc formulas:

N = p * S * V³/2,

kur:

• lpp - gaisa masu blīvums;
• S - kopējais dzenskrūves lāpstiņu laukums;
• V - gaisa plūsmas ātrums;
• N - gaisa plūsmas ātrums.

Tā kā N ir parametrs, kas dramatiski ietekmē vēja ģeneratora jaudu, instalācijas reālā jauda būs tuvu aprēķinātajai N vērtībai.

Vēja turbīnu skrūvju aprēķins

Projektējot vējdzirnavas, parasti tiek izmantoti divu veidu skrūves:

• spārnots - griešanās horizontālajā plaknē;
• Savonius rotors, Daria rotor - rotācija vertikālā plaknē.

Skrūvju dizainu ar griešanos jebkurā plaknē var aprēķināt, izmantojot formulu:

Z = L * W / 60 / V

kur:

• Z - skrūves ātruma pakāpe (mazs ātrums);
• L - asmeņu aprakstītais apļa garums;
• W - skrūves griešanās ātrums (frekvence);
• V - gaisa plūsmas ātrums.

Balstoties uz šo formulu, var viegli aprēķināt apgriezienu skaitu W - griešanās ātrumu.

Šis ir skrūves ar nosaukumu "Daria Rotor" dizains. Šī dzenskrūves versija tiek uzskatīta par efektīvu mazas jaudas un izmēra vēja ģeneratoru ražošanā. Skrūves aprēķinam ir dažas funkcijas

Apgriezienu skaita un vēja ātruma darba attiecību var atrast tabulās, kuras ir pieejamas tīklā. Piemēram, skrūvei ar diviem asmeņiem un Z = 5 ir taisnība, ka:

Arī viens no svarīgiem vēja turbīnas balstu indikatoriem ir solis.

Šo parametru var noteikt, izmantojot formulu:

H = 2πR * tan α,

kur:

• 2π - nemainīgs (2 * 3,14);
• R - lāpstiņas aprakstītais rādiuss;
• tg α - sekcijas leņķis.

Papildu informācija par asmeņu formas un skaita izvēli, kā arī instrukcijas to izgatavošanai ir dota šo rakstu.

Vējdzirnavu ģeneratoru izvēle

Ņemot aprēķināto skrūves griešanās ātruma (W) vērtību, kas iegūta ar iepriekšminēto metodi, jau ir iespējams izvēlēties (izgatavot) atbilstošo ģeneratoru.

Piemēram, ja ātruma pakāpe Z = 5, asmeņu skaits ir vienāds ar 2 un ātrums 330 apgr./min. Ar vēja ātrumu 8 m / s. ģeneratora jaudai jābūt aptuveni 300 vati.

Vēja enerģijas ģenerators "sadaļā".Reprezentatīvs piemērs vienam no iespējamiem mājas vēja enerģijas ģeneratora projektiem, kas samontēts neatkarīgi

Izmantojot šos parametrus, motors, ko izmanto modernu elektrisko velosipēdu būvē, var būt piemērota izvēle kā ģenerators mājsaimniecības vēja ģeneratoru parkam. Tradicionālais detaļas nosaukums ir velosipēdu motors (ĶTR ražošana).

Tas izskatās pēc elektriskā cikla motora, uz kura pamata tiek ierosināts izgatavot ģeneratoru mājas vēja turbīnai. Velosipēda motora dizains ir ideāli piemērots ieviešanai, praktiski bez aprēķiniem un uzlabojumiem. Tomēr viņu spēks ir mazs

Elektriskā cikla motora raksturlielumi ir aptuveni šādi:

Cikla motoru pozitīva iezīme ir tā, ka tie praktiski nav jāpārskata. Tie tika konstruktīvi attīstīti kā zema ātruma elektromotori, un tos var veiksmīgi izmantot vēja ģeneratoriem.

Lai izgatavotu vējdzirnavas, jūs varat izmantojiet auto ģeneratoru vai savāc veļas mazgājamās mašīnas bloks.

Uzlādes kontroliera aprēķināšana un izvēle

Akumulatora uzlādes regulators ir nepieciešams jebkura veida vēja enerģijas instalēšanai, ieskaitot mājas konstrukciju.

Šīs ierīces aprēķins tiek samazināts līdz ierīces elektriskās ķēdes izvēlei, kas atbilstu vēja sistēmas aprēķinātajiem parametriem.

Starp šiem parametriem galvenie ir:

• ģeneratora nominālais un maksimālais spriegums;
• maksimālā iespējamā ģeneratora jauda;
• maksimālā iespējamā akumulatora uzlādes strāva;
• akumulatora spriegums;
• apkārtējā temperatūra;
• vides mitruma līmenis.

Balstoties uz iesniegtajiem parametriem, uzlādes kontroliera montāža dariet to pats vai gatavo ierīci.

Akumulatora uzlādes kontrolieris, ko izmanto kā vēja elektrostaciju. Rūpnieciskās ražošanas ierīce, izvēloties kuru jums tikai rūpīgi jāizpēta tehniskās specifikācijas precīzai saskaņošanai ar esošo sistēmu

Protams, ir vēlams izvēlēties (vai salikt) ierīci, kuras shēmas nodrošinātu vieglu palaišanas funkciju vāju gaisa plūsmu plūsmā. Tiek gaidīts arī kontrolieris, kas paredzēts lietošanai ar dažādu spriegumu (12, 24, 48 voltu) akumulatoriem.

Visbeidzot, aprēķinot (atlasot) kontroliera ķēdi, ieteicams neaizmirst par tādas funkcijas kā invertora vadība esamību.

Sistēmas akumulatora izvēle

Praksē tiek izmantoti dažāda veida akumulatori, un gandrīz visi ir diezgan piemēroti izmantošanai kā vēja enerģijas sistēmas daļa. Bet konkrēta izvēle jebkurā gadījumā būs jāizdara. Atkarībā no vējdzirnavu sistēmas parametriem akumulatora izvēli veic atbilstoši spriegumam, jaudai, uzlādes apstākļiem.

Mājas vējdzirnavu klasiskās sastāvdaļas tiek uzskatītas par klasiskām svina skābes baterijām. Viņi parādīja labus rezultātus praktiskā nozīmē. Turklāt šāda veida akumulatora izmaksas ir pieņemamākas, salīdzinot ar citiem.

Svina-skābes akumulatori ir īpaši nepretenciozi uzlādes / izlādes apstākļiem, taču nav pieļaujams iekļaut tos sistēmā bez kontroliera.

Ja vēja ģeneratoru komplektā ir profesionāli izgatavots lādēšanas kontrolieris, kuram ir pilnvērtīga automatizācijas sistēma, šķiet racionāli izmantot AGM vai hēlija akumulatorus.

Akumulatora mājas vēja ģenerators. Nav labākais risinājums, ņemot vērā vadu haosu un uzglabāšanas prasības. Ar šo enerģijas uzkrāšanas stāvokli nevar rēķināties ar to ilgtermiņa efektu.

Abu veidu enerģijas uzkrāšanas ierīcēm ir raksturīga lielāka efektivitāte un ilgs kalpošanas laiks, taču tām ir augstas prasības uzlādes apstākļiem.

Tas pats attiecas uz tā saucamajām hēlija tipa bruņu baterijām. Bet šo bateriju izvēli sadzīves vējdzirnavām ievērojami ierobežo cena. Tomēr šo dārgo akumulatoru mūžs ir visilgākais salīdzinājumā ar visiem citiem veidiem.

Šīs baterijas izceļas arī ar nozīmīgāku uzlādes / izlādes ciklu, taču tām ir jāizmanto augstas kvalitātes lādētājs.

Mājas vēja turbīnas invertora aprēķins

Uzreiz jāatzīmē: ja mājas enerģijas vēja turbīnas dizainā ir viens 12 voltu akumulators, ir jēga pilnībā ievietot invertoru šādā sistēmā.

Vidēji mājsaimniecības enerģijas patēriņš ir vismaz 4 kW pie maksimālās slodzes. Tāpēc secinājums: šādas jaudas akumulatoru skaitam jābūt vismaz 10 gabaliem un vēlams zem 24 voltu sprieguma. Jau ir jēga uzstādīt invertoru šādam bateriju skaitam.

Tomēr, lai pilnībā piegādātu enerģiju 10 akumulatoriem ar katru 24 W spriegumu un stabili uzturētu to uzlādi, būs nepieciešama vēja turbīna ar vismaz 2-3 kW jaudu. Acīmredzot mājsaimniecības vienkārša dizaina gadījumā šādu jaudu nevar vilkt.

Neliels strāvas pārveidotājs (600 W), ko var izmantot nelielai mājas enerģijas instalēšanai. No šādām iekārtām ar 220 voltu spriegumu varat barot televizoru vai nelielu ledusskapi. Lustrai nepietiek strāvas

Tomēr invertora jaudu var aprēķināt šādi:

1. Apkopojiet visu patērētāju spējas.
2. Nosakiet patēriņa laiku.
3. Nosakiet maksimālo slodzi.

Konkrētam piemēram tas izskatīsies šādi.

Lai būtu sadzīves tehnika kā krava: apgaismes lampas - 3 gab. 40 W katrs, televizora uztvērējs - 120 W, kompakts ledusskapis 200 W. Mēs apkopojam jaudu: 3 * 40 + 120 + 200, un mēs iegūstam 440 vatu jaudu.

Mēs nosakām patērētāju jaudu vidēji 4 stundas: 440 * 4 = 1760 vati. Balstoties uz iegūto jaudas vērtību līdz patēriņa laikam, šķiet loģiski no šādām ierīcēm izvēlēties invertoru ar izejas jaudu 2 kW.

Balstoties uz šo vērtību, tiek aprēķināts vajadzīgās ierīces strāvas-sprieguma raksturlielums: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.

No mājsaimniecības tipa vēja ģeneratora saņemtās enerģijas reproducēšanas un sadales klasiskā shēma. Tomēr, lai nodrošinātu šādu enerģijas daudzumu ilgtermiņā, nepieciešama pietiekami jaudīga instalācija (+)

Faktiski slodze no mājsaimniecības trīs cilvēku ģimenei, kurā ir pilns sadzīves tehnikas aprīkojums, būs lielāka nekā aprēķināta piemērā. Parasti, runājot par slodzes savienojuma laiku, parametrs pārsniedz 4 stundas. Attiecīgi vēja enerģijas sistēmas pārveidotājam būs nepieciešams jaudīgāks.

Iepriekšējs vējdzirnavu aprēķins ir noderīgs ne tikai tā neatkarīgai montāžai. Ir nepieciešams noteikt optimālos parametrus, kad izvēloties gatavo vēja ģeneratoru.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Kā parādīta avota datu analīze un kā tiek izmantotas formulas, ir parādīts videoklipā:

Jebkurā gadījumā ir jāizmanto aprēķinātie dati. Neatkarīgi no tā, vai tā ir rūpniecības elektrostacija vai ražota dzīves apstākļiem, katra mezgla aprēķins vienmēr nodrošina ierīces maksimālo efektivitāti un, pats galvenais, darbības drošību.

Iepriekš veiktie aprēķini nosaka projekta iespējamību, palīdz noteikt, cik dārgs vai ekonomisks ir projekts.

Vai jums ir pieredze šādu problēmu risināšanā? Vai jums ir jautājumi par tēmu? Lūdzu, dalieties ar savām prasmēm vēja ģeneratora aprēķināšanā un projektēšanā. Jūs varat atstāt komentārus un uzdot jautājumus zemāk esošajā formā.