Bir rüzgar jeneratörü nasıl hesaplanır: formüller + pratik hesaplama örneği

Rüzgar türbinlerinden alınan alternatif enerji topluma büyük ilgi göstermektedir. Bunun gerçek hane halkı uygulaması düzeyinde birçok teyidi vardır.

Banliyö gayrimenkul sahipleri kendi elleriyle yel değirmenleri inşa ediyorlar ve sonuçtan memnunlar, ancak etki kısa ömürlü olabilir. Nedeni - montaj sırasında rüzgar jeneratörü düzgün hesaplanmamıştı.

Katılıyorum, verimsiz bir kurulum elde etmek için projeye zaman ve para harcamak istemem. Bu nedenle, rüzgar jeneratörünün nasıl hesaplanacağını ve rüzgar türbininin ana çalışma ünitelerinin hangi parametrelerle seçileceğini anlamak önemlidir.

Makale bu soruların çözümüne ayrılmıştır. Malzemenin teorik kısmı, bir rüzgar jeneratörünün montajı için açıklayıcı örnekler ve pratik önerilerle desteklenmiştir.

Rüzgar jeneratörünün hesaplanması

Rüzgar enerjisinden elektrik üretimi sistemini nereden hesaplamaya başlamalı? Bir rüzgar jeneratörü hakkında konuştuğumuz düşünüldüğünde, belirli bir alandaki rüzgar gülünün ön analizi mantıklı görünüyor.

Rüzgar hızı ve belirli bir bölge için karakteristik yönü gibi tasarım parametreleri önemli tasarım parametreleridir. Bir dereceye kadar ulaşılabilecek olan yel değirmeninin güç seviyesini belirlerler.

Böyle bir güce sahip rüzgar jeneratörlerini hayal etmek zor. Ancak benzer tasarımlar var ve etkili bir şekilde çalışıyor. Bununla birlikte, bu tür yapıların hesaplamaları geleneksel enerji kaynaklarına kıyasla nispeten küçük bir güç göstermektedir.

Dikkate değer olan bu süreç, oldukça açık olan uzun vadeli (en az 1 ay) niteliktedir. Bir veya iki ölçümle rüzgar hızının en olası parametrelerini ve en sık yönünü hesaplamak imkansızdır.

Düzinelerce ölçüm gerekli olacak. Bununla birlikte, etkili bir üretken sistem kurma arzusu varsa, bu operasyon gerçekten gereklidir.

Bir yel değirmeninin gücü nasıl hesaplanır

Ev rüzgar jeneratörleri, özellikle kendi elleriyle yapılanlar, henüz yüksek güce sahip insanları şaşırtmak zorunda kalmadı. Anlaşılır. Sadece 8-10 m yüksekliğinde, 3 metreden fazla pervane kanatlarına sahip bir jeneratör ile donatılmış büyük bir direk hayal etmek gerekir ve bu en güçlü kurulum değildir. Sadece yaklaşık 2 kW.

Bu güce sahip yel değirmenlerine hizmet vermek için, bir düzine kişiye kadar helikopterler ve uzman ekipleri kullanılır. Böyle bir santrali hesaplamak için daha da fazla sayıda oyuncu dahil

Genel olarak, rüzgar jeneratörünün gücünün oranını ve rotor kanatlarının gerekli açıklığını gösteren standart bir masaya güveniyorsanız, şaşılacak bir şey yoktur. Tabloya göre, 10 W'lık bir yel değirmeni için 10 metrelik bir pervane gereklidir.

500 watt'lık bir tasarım için 14 m çapında bir vida gerekecektir, ayrıca bıçak aralığı parametresi sayılarına bağlıdır. Bıçak ne kadar çok olursa, kapsam o kadar küçük olur.

Ancak rüzgar hızı 4 m / s'yi geçmediği için bu sadece bir teoridir. Uygulamada, her şey biraz farklıdır ve uzun süredir yürürlükte olan yerel tesislerin gücü hiçbir zaman 500 watt'ı aşmamıştır.

Bu nedenle, burada güç seçimi genellikle ortalama rüzgar hızı 6-8 m / s olan 250-500 W aralığıyla sınırlıdır.

Rüzgar enerjisi sisteminin gücünün rotor çapına ve bıçak sayısına bağlı tablosu. Bu tablo hesaplamalar için kullanılabilir, ancak 4 m / s'ye kadar bir rüzgar hızı parametresi derlemesi dikkate alınarak (+)

Teorik bir bakış açısından, bir rüzgar santrali gücü aşağıdaki formülle hesaplanır:

N = p * S * V³/2,

burada:

• p - hava kütlelerinin yoğunluğu;
• S - pervane kanatlarının toplam üfleme alanı;
• V - hava akış hızı;
• N- - hava akış hızı.

N, rüzgar jeneratörünün gücünü önemli ölçüde etkileyen bir parametre olduğundan, tesisatın gerçek gücü hesaplanan N değerine yakın olacaktır.

Rüzgar türbini vidalarının hesaplanması

Bir yel değirmeni tasarlarken, genellikle iki tip vida kullanılır:

• yelkovan - yatay düzlemde dönüş;
• Savonius rotoru, Daria rotoru - dikey düzlemde dönüş.

Düzlemlerin herhangi birinde rotasyonlu vidaların tasarımı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

Z = L * W / 60 / V

burada:

• Z - vidanın hız derecesi (düşük hız);
• L - dairenin bıçakları tarafından tanımlanan uzunluğun boyutu;
• W - vidanın dönme hızı (frekansı);
• V - hava akış hızı.

Bu formüle dayanarak, devir sayısı W - dönüş hızı kolayca kolayca hesaplanabilir.

Bu "Daria Rotor" adı verilen vidanın tasarımıdır. Pervanenin bu versiyonunun, küçük güç ve boyuttaki rüzgar jeneratörlerinin üretiminde etkili olduğu düşünülmektedir. Vidanın hesaplanması bazı özelliklere sahiptir

Ağda bulunan tablolarda devir ve rüzgar hızı çalışma oranı bulunabilir. Örneğin, iki bıçaklı ve Z = 5 olan bir vida için aşağıdaki ilişki doğrudur:

Ayrıca bir rüzgar türbini pervanesinin önemli göstergelerinden biri de bir adımdır.

Bu parametre aşağıdaki formül kullanılarak belirlenebilir:

H = 2πR * tan α,

burada:

• 2π - sabit (2 * 3.14);
• R, - bıçak tarafından tanımlanan yarıçap;
• tg α - kesit açısı.

Bıçakların şekli ve sayısı seçimi ile ilgili ek bilgiler ve bunların imalatına ilişkin talimatlar bu makale.

Yel değirmenleri için jeneratör seçimi

Yukarıdaki yöntemle elde edilen vidanın (W) dönme hızının hesaplanan değerine sahip olarak, karşılık gelen jeneratörü seçmek (yapmak) zaten mümkündür.

Örneğin, hız Z = 5 olduğunda, bıçak sayısı 2'ye ve 330 rpm hıza eşittir. 8 m / s rüzgar hızında. jeneratör gücü yaklaşık 300 watt olmalıdır.

"Bölüm" bir rüzgar enerjisi tesisatı jeneratör.Bağımsız olarak monte edilen bir ev rüzgar enerjisi sistemi jeneratörünün olası tasarımlarından birinin temsili bir örneği

Bu parametrelerle, modern elektrikli bisikletlerin yapımında kullanılan motor, bir ev rüzgar çiftliği için bir jeneratör olarak uygun bir seçim olabilir. Parçanın geleneksel adı bir çevrim motorudur (PRC üretimi).

Bir ev rüzgar türbini için bir jeneratör yapılması önerildiği bir elektrikli çevrim motoruna benziyor. Çevrim motorunun tasarımı, neredeyse hiçbir hesaplama ve iyileştirme olmaksızın uygulama için idealdir. Ancak güçleri az

Elektrikli çevrim motorunun özellikleri yaklaşık olarak aşağıdaki gibidir:

Çevrim motorlarının olumlu bir özelliği, pratik olarak yeniden yapılması gerekmemesidir. Yapısal olarak düşük hızlı elektrik motorları olarak geliştirildi ve rüzgar jeneratörleri için başarıyla kullanılabilir.

Bir yel değirmeni yapmak için şunları yapabilirsiniz: araba jeneratör kullanın veya topla çamaşır makinesi ünitesi.

Şarj kontrolörünün hesaplanması ve seçimi

Ev tipi bir yapı da dahil olmak üzere her türlü rüzgar enerjisi kurulumu için bir pil şarj kontrolörü gereklidir.

Bu cihazın hesaplanması, rüzgar sisteminin hesaplanan parametrelerine karşılık gelen cihazın elektrik devresinin seçimine indirgenir.

Bu parametrelerden başlıcaları:

• jeneratörün nominal ve maksimum voltajı;
• olası maksimum jeneratör gücü;
• mümkün olan maksimum pil şarj akımı;
• akü voltajı;
• ortam sıcaklığı;
• çevresel nem seviyesi.

Sunulan parametrelere dayanarak, şarj regülatörü grubu kendiniz veya bitmiş bir cihazın seçimini yapın.

Rüzgar santralinin bir parçası olarak kullanılan akü şarj kontrolörü. Mevcut sistemle tam koordinasyon için teknik özellikleri dikkatlice incelemeniz gereken seçimi yapan endüstriyel bir üretim cihazı

Tabii ki, devresi zayıf hava akışlarının akışında kolay bir başlatma fonksiyonu sağlayacak bir cihazın seçilmesi (veya monte edilmesi) arzu edilir. Farklı voltajlı pillerle (12, 24, 48 volt) kullanılmak üzere tasarlanmış bir kontrolör de kabul edilir.

Son olarak, kontrolör devresini hesaplarken (seçerken), invertör kontrolü gibi bir fonksiyonun varlığını unutmamak önerilir.

Sistem için pil seçimi

Uygulamada, farklı tipte piller kullanılmaktadır ve neredeyse hepsi rüzgar enerjisi sisteminin bir parçası olarak kullanım için oldukça uygundur. Ancak yine de somut bir seçim yapılması gerekecek. Yel değirmeni sisteminin parametrelerine bağlı olarak, pil seçimi voltaj, kapasite, şarj koşullarına göre yapılır.

Ev yel değirmenleri için klasik bileşenler klasik kurşun asit piller olarak kabul edilir. Pratik anlamda iyi sonuçlar verdiler. Ayrıca, bu tip pilin maliyeti diğer tiplere göre daha kabul edilebilir.

Kurşun-asit bataryalar özellikle şarj / deşarj koşulları için iddiasızdır, ancak kontrolör olmadan sisteme dahil edilmesi kabul edilemez.

Rüzgar jeneratörü setinde tam teşekküllü bir otomasyon sistemine sahip profesyonel olarak yapılmış bir şarj kontrolörü varsa, AGM veya helyum pilleri kullanmak mantıklı görünmektedir.

Pil paketi ev rüzgar jeneratörü. Kabloların kaosu ve depolama gereksinimleri göz önüne alındığında en iyi seçenek değil. Bu enerji depolama durumunda, uzun vadeli etkilerine güvenilemez.

Her iki enerji depolama cihazı da daha fazla verimlilik ve uzun hizmet ömrü ile karakterize edilir, ancak şarj koşulları için yüksek gereksinimleri vardır.

Aynı şey helyum tipi zırhlı piller için de geçerlidir. Ancak bu pillerin ev tipi bir yel değirmeni için seçimi fiyatla önemli ölçüde sınırlıdır. Bununla birlikte, bu pahalı pillerin ömrü diğer tüm tiplere göre en uzundur.

Bu piller ayrıca daha önemli bir şarj / deşarj döngüsü ile ayırt edilir, ancak yüksek kaliteli bir şarj cihazının kullanımına tabidir.

Ev tipi rüzgar türbini için eviricinin hesaplanması

Hemen not edilmelidir: bir ev enerjisi rüzgar türbini tasarımı bir 12 volt pil içeriyorsa, böyle bir sisteme bir invertör kurmak mantıklıdır.

Ortalama olarak, hane halkı güç tüketimi en yüksek yüklerde en az 4 kW'dır. Sonuç olarak: bu tür bir güç için akü sayısı en az 10 adet ve tercihen 24 voltluk bir voltaj altında olmalıdır. Bu kadar çok pil için bir invertör kurmak zaten mantıklı.

Bununla birlikte, her biri 24 W'lık bir gerilime sahip 10 aküye tam enerji sağlamak ve şarjlarını istikrarlı bir şekilde korumak için, en az 2-3 kW gücünde bir rüzgar türbini gerekecektir. Açıkçası, evdeki basit tasarımlar için böyle bir güç çekilemez.

Küçük bir ev güç tesisatı için kullanılabilen küçük bir güç çevirici (600 W). 220 volt voltaj ile bu tür ekipmanlardan bir TV'ye veya küçük bir buzdolabına güç sağlayabilirsiniz. Avizedeki lambalar için yeterli akım yok

Ancak, inverter gücü aşağıdaki gibi hesaplanabilir:

1. Tüm tüketicilerin gücünü özetleyin.
2. Tüketim zamanını belirleyin.
3. Pik yükü belirleyin.

Somut bir örnek olarak, bu şekilde görünecektir.

Yük olarak ev aletleri olsun: aydınlatma lambaları - 3 adet. Her biri 40 W, televizyon alıcısı - 120 W, kompakt buzdolabı 200 W. Gücü özetliyoruz: 3 * 40 + 120 + 200 ve 440 watt çıkış alıyoruz.

Tüketicilerin gücünü ortalama 4 saatlik bir süre için belirliyoruz: 440 * 4 = 1760 watt. Tüketim zamanına göre elde edilen güç değerine dayanarak, 2 kW çıkış gücüne sahip bu tür cihazlar arasından bir invertör seçmek mantıklı görünmektedir.

Bu değere dayanarak, gerekli cihazın akım-voltaj karakteristiği hesaplanır: 2000 * 0.6 = 1200 V / A.

Bir ev tipi rüzgar jeneratörü tarafından alınan enerjinin klasik üretim ve dağıtımı şeması. Bununla birlikte, bu kadar çok cihazla uzun vadeli enerji sağlamak için yeterince güçlü bir kuruluma ihtiyaç vardır (+)

Aslında, ev aletleri için tam ekipmanların bulunduğu üç kişilik bir ailenin hane halkı yükü, örnekte hesaplanandan daha yüksek olacaktır. Genellikle, yük bağlantı süresi açısından, parametre alınan 4 saati aşıyor. Buna göre, rüzgar enerjisi sisteminin invertörü daha güçlü bir invertör gerektirecektir.

Yel değirmeninin ön hesaplaması sadece bağımsız montajı için yararlı değildir. Aşağıdaki durumlarda en uygun parametreleri belirlemek gerekir bitmiş bir rüzgar jeneratörü seçme.

Konu hakkında sonuçlar ve faydalı video

Kaynak verilerin analizi ve formüllerin nasıl uygulandığı videoda sunulmuştur:

Her durumda hesaplanan verileri kullanmak gerekir. İster endüstriyel bir enerji santrali olsun, ister yaşam koşulları için üretilmiş olsun, her bir düğümün hesaplanması her zaman onunla birlikte cihazın maksimum verimliliğini ve en önemlisi çalışma güvenliğini taşır.

Önceden yapılan hesaplamalar projenin fizibilitesini belirler, projenin ne kadar maliyetli veya ekonomik olduğunu belirlemeye yardımcı olur.

Bu tür problemleri çözmede deneyiminiz var mı? Veya konu hakkında sorularınız mı var? Lütfen bir rüzgar jeneratörü hesaplama ve tasarlama becerilerinizi paylaşın. Aşağıdaki formda yorum bırakabilir ve soru sorabilirsiniz.