วิธีการคำนวณกังหันลม: สูตร + ตัวอย่างการคำนวณที่ใช้งานได้จริง

พลังงานทางเลือกที่ได้รับจากกังหันลมเป็นที่สนใจอย่างมากในสังคม มีการยืนยันมากมายเกี่ยวกับเรื่องนี้ในระดับของการปฏิบัติในครัวเรือนที่แท้จริง

เจ้าของธุรกิจอสังหาริมทรัพย์ในเขตชานเมืองจะสร้างกังหันลมด้วยมือของพวกเขาเองและมีความสุขกับผลลัพธ์แม้ว่าผลกระทบจะมีอายุสั้น เหตุผล - ในระหว่างการชุมนุมกังหันลมไม่ได้คำนวณอย่างถูกต้อง

ยอมรับฉันจะไม่ต้องการใช้เวลาและเงินในโครงการเพื่อรับการติดตั้งที่ไม่มีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะเข้าใจวิธีการคำนวณเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมและสิ่งที่พารามิเตอร์ในการเลือกหน่วยงานหลักของกังหันลม

บทความนี้อุทิศให้กับการแก้ปัญหาของคำถามเหล่านี้ ส่วนทางทฤษฎีของวัสดุเสริมด้วยตัวอย่างและคำแนะนำการปฏิบัติสำหรับการประกอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลม

การคำนวณเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลม

จะเริ่มคำนวณระบบการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลมได้อย่างไร พิจารณาว่าเรากำลังพูดถึงเครื่องกำเนิดลมการวิเคราะห์เบื้องต้นของลมที่เพิ่มขึ้นในพื้นที่เฉพาะดูเหมือนว่ามีเหตุผล

พารามิเตอร์การออกแบบเช่นความเร็วลมและทิศทางลักษณะของพื้นที่ที่กำหนดเป็นพารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญ ในระดับหนึ่งจะกำหนดระดับพลังของกังหันลมซึ่งจะสามารถทำได้

เป็นการยากที่จะจินตนาการถึงผู้ผลิตพลังงานลมที่มีพลังดังกล่าว แต่การออกแบบที่คล้ายกันมีอยู่และทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามการคำนวณโครงสร้างดังกล่าวแสดงพลังงานที่ค่อนข้างเล็กเมื่อเทียบกับแหล่งพลังงานแบบดั้งเดิม

มีอะไรน่าสังเกตกระบวนการนี้มีลักษณะระยะยาว (อย่างน้อย 1 เดือน) ซึ่งค่อนข้างชัดเจน ไม่สามารถคำนวณพารามิเตอร์ที่เป็นไปได้มากที่สุดของความเร็วลมและทิศทางที่พบบ่อยที่สุดด้วยการวัดหนึ่งหรือสองครั้ง

จะต้องทำการวัดหลายสิบครั้ง อย่างไรก็ตามการดำเนินการนี้มีความจำเป็นจริงๆหากมีความปรารถนาที่จะสร้างระบบการผลิตที่มีประสิทธิภาพ

วิธีการคำนวณพลังของกังหันลม

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าลมใช้ในครัวเรือนโดยเฉพาะที่ทำด้วยมือของพวกเขาเองยังไม่ต้องแปลกใจกับคนที่มีพลังสูง มันเป็นที่เข้าใจ มีเพียงหนึ่งที่จะจินตนาการเสาสูงขนาดใหญ่ 8-10 เมตรพร้อมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีใบพัดใบพัดยาวกว่า 3 เมตรและนี่ไม่ใช่การติดตั้งที่ทรงพลังที่สุด ประมาณ 2 กิโลวัตต์เท่านั้น

ในการให้บริการกังหันลมของพลังงานดังกล่าวมีการใช้เฮลิคอปเตอร์และทีมงานผู้เชี่ยวชาญซึ่งมีจำนวนไม่เกินหนึ่งโหลคน ในการคำนวณโรงไฟฟ้าดังกล่าวมีนักแสดงเข้าร่วมจำนวนมากขึ้น

โดยทั่วไปหากคุณใช้ตารางมาตรฐานแสดงอัตราส่วนของพลังของเครื่องกำเนิดลมและช่วงที่ต้องการของใบพัดโรเตอร์ก็ไม่มีอะไรน่าแปลกใจ ตามตารางนั้นใบพัดขนาด 10 เมตรเป็นกังหันลมขนาด 10 W

สกรูที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 14 เมตรจะต้องใช้ในการออกแบบขนาด 500 วัตต์นอกจากนี้พารามิเตอร์ช่วงของเบลดขึ้นอยู่กับจำนวนของพวกเขา ยิ่งเบลดยิ่งขอบเขตก็จะเล็กลง

แต่นี่เป็นเพียงทฤษฎีเนื่องจากความเร็วลมไม่เกิน 4 m / s ในทางปฏิบัติทุกอย่างแตกต่างกันบ้างและพลังของการติดตั้งในประเทศที่มีผลมาเป็นเวลานานไม่เคยเกิน 500 วัตต์

ดังนั้นทางเลือกของพลังงานที่นี่มักจะถูก จำกัด อยู่ในช่วง 250-500 W ด้วยความเร็วลมเฉลี่ย 6-8 m / s

ตารางการพึ่งพาพลังงานของระบบพลังงานลมที่มีต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์และจำนวนใบพัด ตารางนี้สามารถใช้สำหรับการคำนวณ แต่คำนึงถึงการรวบรวมสำหรับพารามิเตอร์ความเร็วลมสูงถึง 4 m / s (+)

จากมุมมองทางทฤษฎีพลังของสถานีพลังงานลมคำนวณโดยสูตร:

N = p * S * V³/2,

ที่อยู่:

• พี - ความหนาแน่นของมวลอากาศ
• S - พื้นที่เป่าทั้งหมดของใบพัด;
• V - อัตราการไหลของอากาศ
• ยังไม่มีข้อความ - อัตราการไหลของอากาศ

เนื่องจาก N เป็นพารามิเตอร์ที่ส่งผลกระทบอย่างมากต่อพลังของเครื่องกำเนิดลมพลังงานที่แท้จริงของการติดตั้งจะใกล้เคียงกับค่าที่คำนวณได้ของ N

การคำนวณสกรูกังหันลม

เมื่อออกแบบกังหันลมจะใช้สกรูสองประเภท:

• ใบพัด - การหมุนในระนาบแนวนอน
• Savonius rotor, Daria rotor - การหมุนในระนาบแนวตั้ง

การออกแบบสกรูที่มีการหมุนในเครื่องบินสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

Z = L * W / 60 / V

ที่อยู่:

• Z - ระดับความเร็ว (ความเร็วต่ำ) ของสกรู
• L - ขนาดความยาวของวงกลมที่อธิบายโดยใบมีด;
• W - ความเร็ว (ความถี่) ของการหมุนของสกรู
• V - อัตราการไหลของอากาศ

จากสูตรนี้เราสามารถคำนวณจำนวนรอบการหมุน W - ความเร็วการหมุนได้อย่างง่ายดาย

นี่คือการออกแบบของสกรูที่เรียกว่า "Daria Rotor" ใบพัดรุ่นนี้ถือว่ามีประสิทธิภาพในการผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมขนาดเล็ก การคำนวณของสกรูมีคุณสมบัติบางอย่าง

อัตราส่วนการทำงานของการปฏิวัติและความเร็วลมสามารถพบได้ในตารางที่มีอยู่ในเครือข่าย ตัวอย่างเช่นสำหรับสกรูที่มีใบมีดสองใบและ Z = 5 ความสัมพันธ์ต่อไปนี้เป็นจริง:

อีกหนึ่งตัวชี้วัดที่สำคัญของกังหันลมถือเป็นขั้นตอนหนึ่ง

พารามิเตอร์นี้สามารถพิจารณาได้โดยใช้สูตร:

H = 2πR * tan α,

ที่อยู่:

• 2π - ค่าคงที่ (2 * 3.14)
• R - รัศมีที่อธิบายโดยใบมีด;
• tg α - มุมส่วน

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเลือกรูปร่างและจำนวนใบมีดรวมทั้งคำแนะนำสำหรับการผลิตของพวกเขา บทความนี้.

การเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับกังหันลม

มีค่าที่คำนวณได้ของความเร็วในการหมุนของสกรู (W) ที่ได้จากวิธีการข้างต้นมันเป็นไปได้ที่จะเลือก (ทำ) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง

ตัวอย่างเช่นเมื่อระดับความเร็ว Z = 5 จำนวนใบมีดเท่ากับ 2 และความเร็ว 330 รอบต่อนาที ที่ความเร็วลม 8 m / s พลังงานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าควรจะประมาณ 300 วัตต์

เครื่องกำเนิดของการติดตั้งพลังงานลม "ในส่วน"ตัวอย่างตัวแทนของหนึ่งในการออกแบบที่เป็นไปได้ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของระบบพลังงานลมในบ้าน

ด้วยพารามิเตอร์เหล่านี้มอเตอร์ที่ใช้ในการก่อสร้างรถจักรยานไฟฟ้าที่ทันสมัยสามารถเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมในการเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับฟาร์มกังหันลมในครัวเรือน ชื่อดั้งเดิมของชิ้นส่วนคือมอเตอร์รอบ (การผลิตของ PRC)

ดูเหมือนว่ามอเตอร์วัฏจักรไฟฟ้าบนพื้นฐานของการเสนอให้สร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับกังหันลมที่บ้าน การออกแบบมอเตอร์วัฏจักรนั้นเหมาะสำหรับการนำไปใช้โดยแทบจะไม่มีการคำนวณและการปรับปรุง อย่างไรก็ตามพลังของพวกมันนั้นเล็กมาก

ลักษณะของมอเตอร์วัฏจักรไฟฟ้ามีดังนี้:

คุณสมบัติที่ดีของมอเตอร์แบบหมุนคือไม่จำเป็นต้องทำการตกแต่งซ้ำ พวกเขาได้รับการพัฒนาอย่างสร้างสรรค์เป็นมอเตอร์ไฟฟ้าความเร็วต่ำและสามารถใช้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมได้สำเร็จ

เพื่อสร้างกังหันลมคุณสามารถ ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ารถยนต์ หรือรวบรวม หน่วยเครื่องซักผ้า.

การคำนวณและตัวเลือกของตัวควบคุมค่าธรรมเนียม

จำเป็นต้องมีเครื่องควบคุมการประจุแบตเตอรี่สำหรับการติดตั้งพลังงานลมทุกประเภทรวมถึงงานก่อสร้างในประเทศ

การคำนวณของอุปกรณ์นี้จะลดลงตามการเลือกวงจรไฟฟ้าของอุปกรณ์ซึ่งจะสอดคล้องกับพารามิเตอร์ที่คำนวณได้ของระบบลม

ของพารามิเตอร์เหล่านี้ตัวหลักคือ:

• แรงดันไฟฟ้าสูงสุดและสูงสุดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
• กำลังกำเนิดสูงสุดที่เป็นไปได้
• การชาร์จแบตเตอรี่สูงสุดที่เป็นไปได้ในปัจจุบัน
• แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่
• อุณหภูมิโดยรอบ
• ระดับความชื้นสิ่งแวดล้อม

ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่นำเสนอ ประกอบตัวควบคุมค่าใช้จ่าย ทำมันเองหรือการเลือกอุปกรณ์ที่เสร็จแล้ว

เครื่องควบคุมการประจุแบตเตอรี่ที่ใช้เป็นส่วนหนึ่งของโรงไฟฟ้าพลังงานลม อุปกรณ์การผลิตเชิงอุตสาหกรรมซึ่งคุณต้องศึกษาข้อกำหนดทางเทคนิคอย่างละเอียดเพื่อการประสานงานกับระบบที่มีอยู่

แน่นอนว่ามันเป็นที่พึงปรารถนาที่จะเลือก (หรือประกอบ) อุปกรณ์ที่วงจรจะให้ฟังก์ชั่นเริ่มต้นที่ง่ายในการไหลของอากาศที่อ่อน นอกจากนี้ยังมีคอนโทรลเลอร์ต้อนรับที่ออกแบบมาสำหรับใช้งานกับแบตเตอรี่แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน (12, 24, 48 โวลต์)

ในที่สุดเมื่อคำนวณ (เลือก) วงจรควบคุมขอแนะนำว่าอย่าลืมฟังก์ชั่นดังกล่าวเป็นการควบคุมอินเวอร์เตอร์

การเลือกแบตเตอรี่สำหรับระบบ

ในทางปฏิบัติแบตเตอรี่ชนิดต่าง ๆ ถูกนำมาใช้และเกือบทั้งหมดมีความเหมาะสมสำหรับใช้เป็นส่วนหนึ่งของระบบพลังงานลม แต่ทางเลือกที่เป็นรูปธรรมจะต้องทำต่อไป ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของระบบกังหันลมการเลือกแบตเตอรี่จะดำเนินการตามแรงดันไฟฟ้าความจุสภาพการชาร์จ

ส่วนประกอบคลาสสิกสำหรับกังหันลมในบ้านถือเป็นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบคลาสสิค พวกเขาแสดงผลลัพธ์ที่ดีในทางปฏิบัติ นอกจากนี้ค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่ประเภทนี้เป็นที่ยอมรับมากขึ้นเมื่อเทียบกับประเภทอื่น

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดโดยเฉพาะอย่างยิ่งโอ้อวดกับเงื่อนไขของค่าใช้จ่าย / จำหน่าย แต่มันเป็นที่ยอมรับไม่ได้ที่จะรวมไว้ในระบบโดยไม่มีตัวควบคุม

หากมีเครื่องควบคุมการประจุที่ทำอย่างมืออาชีพในชุดกำเนิดพลังงานลมที่มีระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบดูเหมือนว่ามีเหตุผลที่จะใช้ AGM หรือแบตเตอรี่ฮีเลียม

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมชุดแบตเตอรี่ ไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดเนื่องจากความโกลาหลของสายไฟและข้อกำหนดในการจัดเก็บ ด้วยสถานะของการเก็บพลังงานนี้เราไม่สามารถคาดหวังผลระยะยาวได้

อุปกรณ์เก็บพลังงานทั้งสองประเภทมีประสิทธิภาพและอายุการใช้งานยาวนานกว่า แต่มีความต้องการสูงสำหรับสภาวะการชาร์จ

เช่นเดียวกับแบตเตอรี่แบบหุ้มเกราะชนิดฮีเลียม แต่ทางเลือกของแบตเตอรี่เหล่านี้สำหรับกังหันลมในครัวเรือนถูก จำกัด อย่างมีนัยสำคัญโดยราคา อย่างไรก็ตามอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ราคาแพงเหล่านี้จะยาวนานที่สุดเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ประเภทอื่นทั้งหมด

แบตเตอรี่เหล่านี้มีความโดดเด่นด้วยวงจรการชาร์จ / คายประจุที่สำคัญกว่า แต่ขึ้นอยู่กับการใช้งานของเครื่องชาร์จคุณภาพสูง

การคำนวณอินเวอร์เตอร์สำหรับกังหันลมที่บ้าน

ควรสังเกตได้ทันที: หากการออกแบบกังหันลมพลังงานภายในบ้านประกอบด้วยแบตเตอรี่ขนาด 12 โวลต์หนึ่งก้อนมันควรจะใส่อินเวอร์เตอร์ลงในระบบดังกล่าวอย่างสมบูรณ์

โดยเฉลี่ยแล้วการใช้พลังงานในครัวเรือนอย่างน้อย 4 kW ที่โหลดสูงสุด ดังนั้นข้อสรุป: จำนวนแบตเตอรี่สำหรับพลังงานดังกล่าวควรมีอย่างน้อย 10 ชิ้นและควรอยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าที่ 24 โวลต์ สำหรับแบตเตอรี่ที่มีจำนวนมากมันทำให้รู้สึกถึงการติดตั้งอินเวอร์เตอร์

อย่างไรก็ตามเพื่อที่จะให้พลังงานอย่างเต็มที่แก่แบตเตอรี่ 10 ก้อนที่มีแรงดันไฟฟ้า 24 W ต่อหนึ่งและเพื่อรักษาประจุให้คงที่กังหันลมที่มีกำลังอย่างน้อย 2-3 kW จะต้องใช้ เห็นได้ชัดว่าสำหรับการออกแบบที่เรียบง่ายในครัวเรือนพลังดังกล่าวไม่สามารถดึงออกมาได้

อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าขนาดเล็ก (600 W) ที่สามารถใช้สำหรับการติดตั้งไฟฟ้าในบ้านขนาดเล็ก คุณสามารถเปิดทีวีหรือตู้เย็นขนาดเล็กจากอุปกรณ์ดังกล่าวด้วยแรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์ ปัจจุบันยังมีแสงสว่างไม่เพียงพอสำหรับโคมไฟในโคมระย้า

อย่างไรก็ตามพลังงานของอินเวอร์เตอร์สามารถคำนวณได้ดังนี้:

1. สรุปพลังของผู้บริโภคทั้งหมด
2. กำหนดเวลาการบริโภค
3. ตรวจสอบโหลดสูงสุด

สำหรับตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมมันจะมีลักษณะเช่นนี้

ให้มีเครื่องใช้ในครัวเรือนเป็นภาระ: โคมไฟส่องสว่าง - 3 ชิ้น แต่ละ 40 W, เครื่องรับโทรทัศน์ - 120 W, ตู้เย็นขนาดกะทัดรัด 200 W เราสรุปพลังงาน: 3 * 40 + 120 + 200 และเราได้รับ 440 วัตต์ของเอาต์พุต

เรากำหนดพลังของผู้บริโภคเป็นระยะเวลาเฉลี่ย 4 ชั่วโมง: 440 * 4 = 1760 วัตต์ จากค่าพลังงานที่ได้รับตามเวลาที่ใช้นั้นดูเหมือนว่ามีเหตุผลในการเลือกอินเวอร์เตอร์จากอุปกรณ์ดังกล่าวที่มีกำลังขับ 2 kW

ขึ้นอยู่กับค่านี้มีการคำนวณคุณสมบัติแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของอุปกรณ์ที่ต้องการ: 2000 * 0.6 = 1200 V / A

รูปแบบคลาสสิกของการทำสำเนาและการกระจายพลังงานที่ได้รับจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมประเภทบ้าน อย่างไรก็ตามเพื่อให้พลังงานในระยะยาวด้วยอุปกรณ์จำนวนมากจำเป็นต้องมีการติดตั้งที่มีประสิทธิภาพเพียงพอ (+)

ที่จริงแล้วภาระจากครัวเรือนสำหรับครอบครัวสามคนซึ่งมีอุปกรณ์ครบครันสำหรับเครื่องใช้ในครัวเรือนจะสูงกว่าที่คำนวณได้ในตัวอย่าง โดยทั่วไปในแง่ของเวลาการเชื่อมต่อโหลดพารามิเตอร์จะใช้เวลาเกิน 4 ชั่วโมง ดังนั้นอินเวอร์เตอร์ของระบบพลังงานลมจะต้องมีประสิทธิภาพมากขึ้น

การคำนวณเบื้องต้นของกังหันลมนั้นมีประโยชน์ไม่เพียง แต่สำหรับการประกอบอิสระเท่านั้น มันเป็นสิ่งจำเป็นในการกำหนดพารามิเตอร์ที่ดีที่สุดเมื่อ การเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมสำเร็จรูป.

ข้อสรุปและวิดีโอที่มีประโยชน์ในหัวข้อ

วิธีการวิเคราะห์ข้อมูลต้นฉบับและการนำเสนอสูตรไปใช้ในวิดีโอ:

มีความจำเป็นต้องใช้ข้อมูลที่คำนวณได้ในทุกกรณี ไม่ว่าจะเป็นโรงไฟฟ้าอุตสาหกรรมหรือผลิตขึ้นเพื่อสภาพความเป็นอยู่การคำนวณของแต่ละโหนดจะนำมาซึ่งประสิทธิภาพสูงสุดของอุปกรณ์เสมอและที่สำคัญที่สุดคือความปลอดภัยของการใช้งาน

การคำนวณล่วงหน้าจะกำหนดความเป็นไปได้ของโครงการช่วยในการกำหนดว่าโครงการมีราคาแพงหรือประหยัดอย่างไร

มีประสบการณ์ในการแก้ปัญหาดังกล่าวหรือไม่ หรือมีคำถามเกี่ยวกับหัวข้อ? กรุณาแบ่งปันทักษะของคุณในการคำนวณและออกแบบเครื่องกำเนิดลม คุณสามารถแสดงความคิดเห็นและถามคำถามในแบบฟอร์มด้านล่าง