Iš vėjo jėgainių gaunama alternatyvi energija labai domina visuomenę. Realios buitinės praktikos lygmeniu tai patvirtina daug.
Priemiesčio nekilnojamojo turto savininkai stato vėjo malūnus savo rankomis ir yra patenkinti rezultatu, nors poveikis gali būti trumpalaikis. Priežastis - surinkimo metu vėjo generatorius nebuvo tinkamai apskaičiuotas.
Sutikite, nenorėčiau skirti laiko ir pinigų projektui, gauti neefektyvų įrengimą. Todėl svarbu suprasti, kaip apskaičiuoti vėjo generatorių ir kokiais parametrais pasirinkti pagrindinius vėjo jėgainės darbo vienetus.
Straipsnis skirtas šių klausimų sprendimui. Teorinę medžiagos dalį papildo aiškinamieji pavyzdžiai ir praktinės vėjo generatoriaus surinkimo rekomendacijos.
Vėjo generatoriaus skaičiavimas
Kur pradėti skaičiuoti iš vėjo energijos pagamintą elektros energiją? Atsižvelgiant į tai, kad mes kalbame apie vėjo generatorių, preliminari vėjo rožės analizė tam tikroje srityje atrodo logiška.
Svarbūs projektavimo parametrai yra projektiniai parametrai, tokie kaip vėjo greitis ir būdinga jo kryptis tam tikroje teritorijoje. Jie tam tikru mastu lemia vėjo malūno galios lygį, kurį bus galima pasiekti.
Sunku įsivaizduoti tokios galios vėjo generatorius. Tačiau panašūs dizainai egzistuoja ir veikia efektyviai. Tačiau tokių konstrukcijų skaičiavimai rodo palyginti mažą galią, palyginti su tradiciniais energijos šaltiniais.
Pažymėtina, kad šis procesas yra ilgalaikio pobūdžio (mažiausiai 1 mėnesį), o tai yra gana akivaizdu. Vienu ar dviem matavimais neįmanoma apskaičiuoti labiausiai tikėtinų vėjo greičio ir dažniausios jo krypties parametrų.
Reikės dešimtys matavimų. Nepaisant to, ši operacija tikrai reikalinga, jei yra noras sukurti efektyvią produktyvią sistemą.
Kaip apskaičiuoti vėjo malūno galią
Buitiniai vėjo generatoriai, ypač pagaminti savo rankomis, dar neturėjo kuo nustebinti žmonių su didele galia. Tai suprantama. Belieka tik įsivaizduoti masyvų 8-10 m aukščio stiebą, kuriame įrengtas generatorius, kurio rotoriaus mentės yra didesnės nei 3 m. Ir tai nėra pats galingiausias įrenginys. Tik apie 2 kW.
Tokios galios vėjo malūnams aptarnauti naudojami sraigtasparniai ir specialistų komandos, kurių skaičius siekia keliolika žmonių. Norint apskaičiuoti tokią elektrinę, reikia įtraukti dar daugiau atlikėjų
Apskritai, jei pasikliaujate standartine lentele, kurioje nurodomas vėjo generatoriaus galios ir reikiamo rotoriaus menčių ilgio santykis, nėra ko stebėtis. Pagal lentelę 10 W vėjo malūnui reikalingas 10 metrų sraigtas.
500 vatų konstrukcijai reikės varžto, kurio skersmuo 14 m.Šiuo atveju ašmenų atstumo parametras priklauso nuo jų skaičiaus. Kuo daugiau peiliukų, tuo mažesnė taikymo sritis.
Bet tai tik teorija, nes vėjo greitis neviršija 4 m / s. Praktiškai viskas yra šiek tiek kitaip, o ilgą laiką galiojusių buitinių instaliacijų galia niekada neviršijo 500 vatų.
Todėl galios pasirinkimas paprastai apsiriboja 250–500 W diapazonu, kai vidutinis vėjo greitis yra 6–8 m / s.
Vėjo energijos sistemos galios priklausomybės nuo rotoriaus skersmens ir menčių skaičiaus lentelė. Ši lentelė gali būti naudojama skaičiavimams, tačiau atsižvelgiant į jos sudarymą pagal vėjo greičio parametrą iki 4 m / s (+).
Teoriniu požiūriu vėjo jėgainės galia apskaičiuojama pagal formulę:
N = p * S * V3/2,
Kur:
- p - oro masių tankis;
- S - bendras sraigto menčių pūtimo plotas;
- V - oro srautas;
- N - oro srautas.
Kadangi N yra parametras, smarkiai veikiantis vėjo generatoriaus galią, tikroji įrenginio galia bus artima apskaičiuotai N vertei.
Vėjo jėgainių varžtų skaičiavimas
Projektuodami vėjo malūną, dažniausiai naudojami dviejų tipų varžtai:
- sparnuotas - sukimas horizontalioje plokštumoje;
- Savonius rotorius, Daria rotorius - sukimas vertikalioje plokštumoje.
Varžtų su sukimosi bet kurioje plokštumoje projektą galima apskaičiuoti pagal formulę:
Z = L * W / 60 / V
Kur:
- Z - varžto greičio laipsnis (mažas greitis);
- L - ilgio dydis, apibūdinamas apskritimo ašmenimis;
- W - varžto sukimosi greitis (dažnis);
- V - oro srautas.
Remiantis šia formule, galima lengvai apskaičiuoti apsisukimų skaičių W, sukimosi greitį.
Tai yra varžto, pavadinto „Rotor Darier“, konstrukcija. Ši oro sraigto versija laikoma veiksminga gaminant mažos galios ir dydžio vėjo generatorius. Sraigto skaičiavimas turi keletą savybių
Darbinį apsisukimų ir vėjo greičio santykį galima rasti tinkle esančiose lentelėse. Pvz., Kai varžtas su dviem ašmenimis ir Z = 5, galioja šis santykis:
Peiliukų skaičius | Greičio laipsnis | Vėjo greitis m / s |
2 | 5 | 330 |
Taip pat vienas iš svarbių vėjo turbinos atramos rodiklių yra žingsnis.
Šį parametrą galima nustatyti pagal formulę:
H = 2πR * tan α,
Kur:
- 2π - konstanta (2 * 3,14);
- R - ašmens apibūdinamas spindulys;
- tg α - sekcijos kampas.
Šiame straipsnyje pateikiama papildoma informacija apie ašmenų formos ir skaičiaus pasirinkimą, taip pat jų pagaminimo instrukcijos.
Generatorių pasirinkimas vėjo malūnams
Turint apskaičiuotą rotoriaus greičio (W) vertę, gautą aukščiau pateiktu metodu, jau galima pasirinkti (pagaminti) atitinkamą generatorių.
Pavyzdžiui, kai greičio laipsnis Z = 5, ašmenų skaičius lygus 2 ir 330 apsisukimų per minutę greičiui. Vėjo greičiui 8 m / s. generatoriaus galia turėtų būti maždaug 300 vatų.
Vėjo jėgainės generatorius „skyriuje“. Atstovaujamas vieno iš galimų namų vėjo jėgainių generatoriaus, surenkamo nepriklausomai, projekto pavyzdys
Esant šiems parametrams, variklis, kuris naudojamas statant šiuolaikinius elektrinius dviračius, gali būti tinkamas pasirinkimas kaip buitinio vėjo jėgainės generatorius. Tradicinis dalies pavadinimas yra dviračio variklis (KLR gamyba).
Tai atrodo kaip elektrinis dviračio variklis, kurio pagrindu siūloma pasigaminti generatorių namų vėjo jėgainei. Dviračio variklio dizainas yra idealus įgyvendinimui praktiškai be jokių skaičiavimų ir patobulinimų. Tačiau jų galia nedidelė
Elektrinio ciklo variklio charakteristikos yra maždaug tokios:
Parametras | Vertybės |
Įtampa | 24 |
Galia, W | 250-300 |
Sukimosi greitis, aps / min | 200-250 |
Sukimo momentas, Nm | 25 |
Teigiamas dviračių variklių bruožas yra tas, kad jų praktiškai nereikia perdaryti. Jie buvo konstruktyviai sukurti kaip mažo greičio elektros varikliai ir gali būti sėkmingai naudojami vėjo generatoriams.
Norėdami pagaminti vėjo malūną, galite naudoti automobilio generatorių arba surinkti įrenginį iš skalbimo mašinos.
Įkrovos valdiklio apskaičiavimas ir pasirinkimas
Akumuliatoriaus įkrovos valdiklis yra būtinas bet kokio tipo vėjo energijos instaliacijai, įskaitant buitinę konstrukciją.
Vaizdo galerija
Nuotrauka iš
Standartinis vėjo malūno valdiklis
Valdiklis vėjo generatoriaus prijungimo schemoje
Privačių elektrinių baterijos
Derinant saulės baterijas ir vėjo malūną
Šio prietaiso skaičiavimas yra sumažintas iki prietaiso elektros grandinės pasirinkimo, kuris atitiktų apskaičiuotus vėjo sistemos parametrus.
Iš šių parametrų pagrindiniai yra šie:
- vardinė ir didžiausia generatoriaus įtampa;
- maksimali galima generatoriaus galia;
- maksimali galima akumuliatoriaus įkrovimo srovė;
- akumuliatoriaus įtampa;
- aplinkos temperatūra;
- aplinkos drėgmės lygis.
Remdamiesi pateiktais parametrais, pasidarykite „pasidaryk pats“ įkroviklio valdiklio rinkinį arba paruoškite gatavą įrenginį.
Baterijos įkrovos valdiklis, naudojamas kaip vėjo jėgainės dalis. Pramoninės gamybos įrenginys, pasirenkantis kurį jums reikia tik atidžiai išstudijuoti technines specifikacijas, kad būtų galima tiksliai suderinti su esama sistema
Žinoma, patartina pasirinkti (arba surinkti) įrenginį, kurio schema užtikrintų lengvą paleidimo funkciją esant silpniems oro srautams. Taip pat laukiamas valdiklis, skirtas naudoti su skirtingos įtampos (12, 24, 48 voltų) baterijomis.
Galiausiai, apskaičiuojant (pasirenkant) valdiklio grandinę, rekomenduojama nepamiršti apie tokios funkcijos kaip keitiklio valdymas buvimą.
Sistemos akumuliatoriaus pasirinkimas
Praktiškai yra naudojami įvairių tipų akumuliatoriai ir beveik visi yra gana tinkami naudoti kaip vėjo energijos sistemos dalis. Bet kokiu atveju turėsite pasirinkti konkretų variantą. Atsižvelgiant į vėjo malūno sistemos parametrus, akumuliatorius parenkamas atsižvelgiant į įtampą, talpą, įkrovimo sąlygas.
Klasikiniai namų vėjo malūnų komponentai yra klasikinės švino rūgšties baterijos. Jie parodė gerus rezultatus praktine prasme. Be to, šio tipo akumuliatorių kaina yra priimtinesnė, palyginti su kitomis.
Vaizdo galerija
Nuotrauka iš
Mini elektrinių baterijos
Vėjo jėgainių įkrovos apdorojimo įranga
Baterijų įdėjimas ant stelažų
Baterijų parinkimo gairės
Švino-rūgšties akumuliatoriai yra ypač nepretenzingi įkrovimo / iškrovimo sąlygoms, tačiau nepriimtina juos įtraukti į sistemą be valdiklio.
Jei vėjo generatoriaus komplekte yra profesionaliai pagamintas įkrovimo valdiklis, kuriame įrengta visavertė automatikos sistema, AGM arba helio akumuliatorių naudojimas laikomas racionaliu.
Baterija namo vėjo generatorius. Ne pats geriausias pasirinkimas, atsižvelgiant į laidų chaosą ir saugojimo reikalavimus. Esant tokiai energijos kaupimo būsenai, negalima tikėtis ilgalaikio jų poveikio.
Abiem energijos kaupimo įtaisų tipams būdingas didesnis efektyvumas ir ilgas tarnavimo laikas, tačiau jiems keliami aukšti įkrovimo sąlygų reikalavimai.
Tas pats pasakytina apie vadinamąsias helio tipo šarvuotas baterijas. Tačiau šių baterijų pasirinkimą buitiniam vėjo malūnui smarkiai riboja kaina. Tačiau visų šių tipų akumuliatorių eksploatavimo laikas yra ilgiausias.
Šios baterijos taip pat išsiskiria reikšmingesniu įkrovimo / iškrovimo ciklu, tačiau joms reikia naudoti aukštos kokybės įkroviklį.
Namų vėjo turbinos keitiklio skaičiavimas
Reikėtų atkreipti dėmesį iš karto: jei namų vėjo jėgainės konstrukcijoje yra viena 12 voltų baterija, prasminga tokioje sistemoje įdiegti keitiklį.
Vaizdo galerija
Nuotrauka iš
Inverteris mažoms elektrinėms
Nuolatinės srovės keitiklio veikimas
Modulinės sistemos surinkimo principas
Vidutiniškai namų ūkyje sunaudojama bent 4 kW galios, kai didžiausia apkrova. Taigi išvada: tokios galios baterijų turėtų būti ne mažiau kaip 10 vienetų, geriausia - esant 24 voltų įtampai. Tokiam baterijų skaičiui jau yra prasmė įdiegti keitiklį.
Tačiau norint pilnai aprūpinti energiją 10 akumuliatorių, kurių kiekvienos įtampa yra 24 W, ir stabiliai išlaikyti jų įkrovą, reikės bent 2–3 kW galios vėjo jėgainės. Akivaizdu, kad paprastoms buitinėms konstrukcijoms tokios galios negalima ištraukti.
Mažas galios keitiklis (600 W), kuris gali būti naudojamas nedidelėms namų elektros instaliacijai. Iš tokios įrangos, kurios įtampa yra 220 voltų, galite maitinti televizorių ar nedidelį šaldytuvą. Liustra nepakanka srovės lempoms
Tačiau keitiklio galią galima apskaičiuoti taip:
- Apibendrinkite visų vartotojų galią.
- Nustatykite vartojimo laiką.
- Nustatykite didžiausią apkrovą.
Konkretus pavyzdys atrodys taip.
Tegul yra buitinės technikos kaip krovinys: apšvietimo lempos - 3 vnt. 40 W kiekvienas, televizoriaus imtuvas - 120 W, kompaktiškas šaldytuvas 200 W. Mes apibendriname galią: 3 * 40 + 120 + 200 ir gauname 440 vatų galią.
Mes nustatome vartotojų galią vidutiniškai 4 valandas: 440 * 4 = 1760 vatų. Remiantis gauta galios verte pagal suvartojimo laiką, atrodo logiška iš tokių įrenginių, kurių išėjimo galia yra 2 kW, pasirinkti keitiklį.
Remiantis šia verte, apskaičiuojama reikiamo prietaiso srovės-įtampos charakteristika: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.
Klasikinė energijos, gautos iš buitinio vėjo generatoriaus, atgaminimo ir paskirstymo schema. Tačiau norint tiekti ilgalaikę energiją iš tokio skaičiaus prietaisų, reikia pakankamai galingo įrengimo (+)
Tiesą sakant, trijų žmonių šeimos, kurioje yra visa buitinių prietaisų įranga, apkrova iš namų ūkio bus didesnė nei apskaičiuota pavyzdyje. Paprastai, atsižvelgiant į apkrovos sujungimo laiką, parametras viršija 4 valandas. Atitinkamai, vėjo energijos sistemos keitikliui reikės galingesnio.
Preliminarus vėjo malūno skaičiavimas yra naudingas ne tik jo nepriklausomam montavimui. Taip pat būtina nustatyti optimalius parametrus renkantis gatavą vėjo generatorių.
Bet kokiu atveju būtina naudoti apskaičiuotus duomenis. Nesvarbu, ar tai pramoninė jėgainė, ar gaminama gyvenimo sąlygoms, kiekvieno mazgo skaičiavimas visada reiškia maksimalų prietaiso efektyvumą ir, svarbiausia, eksploatavimo saugumą.
Iš anksto atlikti skaičiavimai lemia projekto įgyvendinamumą, padeda nustatyti, koks yra projekto brangumas ar ekonomiškumas.
Ar turite patirties sprendžiant tokias problemas? Ar turite klausimų šia tema? Prašome pasidalyti savo įgūdžiais apskaičiuojant ir projektuojant vėjo generatorių. Žemiau esančioje formoje galite palikti komentarus ir užduoti klausimus.